Cette impression d'artiste représente une étoile semblable au soleil à proximité d'un trou noir supermassif en rotation rapide, avec une masse d'environ 100 millions de fois la masse du soleil, au centre d'une galaxie lointaine. Sa grande masse courbe la lumière des étoiles et du gaz derrière elle. Bien qu'elle soit bien plus massive que l'étoile, le trou noir supermassif a un horizon des événements qui n'est que 200 fois plus grand que la taille de l'étoile. Sa rotation rapide a changé sa forme en une sphère aplatie. L'attraction gravitationnelle du trou noir supermassif déchire l'étoile lors d'un événement de perturbation de la marée. Dans le processus, l'étoile a été "spaghettifiée" et les chocs dans les débris en collision ainsi que la chaleur générée lors de l'accrétion ont conduit à un éclat de lumière. Crédit :ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser
En 2015, le All Sky Automated Survey for SuperNovae (ASAS-SN) a détecté un événement, nommé ASASSN-15lh, qui a été enregistrée comme la supernova la plus brillante de tous les temps et classée comme une supernova superlumineuse, l'explosion d'une étoile extrêmement massive en fin de vie. Il était deux fois plus brillant que le précédent détenteur du record, et à son apogée était 20 fois plus lumineux que le rendement lumineux total de l'ensemble de la Voie lactée.
Une équipe internationale, dirigé par Giorgos Leloudas au Weizmann Institute of Science, Israël, et le Centre de Cosmologie Noire, Danemark, a maintenant fait des observations supplémentaires de la galaxie lointaine, à environ 4 milliards d'années-lumière de la Terre, où l'explosion a eu lieu et ils ont proposé une nouvelle explication à cet événement extraordinaire.
"Nous avons observé la source pendant 10 mois après l'événement et avons conclu qu'il est peu probable que l'explication réside dans une supernova extraordinairement brillante. Nos résultats indiquent que l'événement a probablement été causé par un trou noir supermassif en rotation rapide car il a détruit une faible masse Star, " explique Leloudas.
Dans ce scénario, les forces gravitationnelles extrêmes d'un trou noir supermassif, situé au centre de la galaxie hôte, a déchiré une étoile semblable au Soleil qui s'est approchée trop près - un soi-disant événement de perturbation de la marée, quelque chose jusqu'à présent seulement observé environ 10 fois. Dans le processus, l'étoile a été "spaghettifiée" et les chocs dans les débris en collision ainsi que la chaleur générée lors de l'accrétion ont conduit à un éclat de lumière. Cela a donné à l'événement l'apparence d'une explosion de supernova très brillante, même si l'étoile ne serait pas devenue une supernova à elle seule car elle n'avait pas assez de masse.
L'équipe a basé ses nouvelles conclusions sur les observations d'une sélection de télescopes, aussi bien au sol que dans l'espace. Parmi eux figurait le Very Large Telescope de l'Observatoire de Paranal de l'ESO, le télescope de nouvelle technologie à l'observatoire de La Silla de l'ESO et le télescope spatial Hubble de la NASA/ESA. Les observations avec le NTT ont été faites dans le cadre du Public ESO Spectroscopic Survey of Transient Objects (PESSTO).
"Il y a plusieurs aspects indépendants dans les observations qui suggèrent que cet événement était en effet une perturbation de la marée et non une supernova superlumineuse, " explique le co-auteur Morgan Fraser de l'Université de Cambridge, Royaume-Uni (maintenant à l'University College Dublin, Irlande).
En particulier, les données ont révélé que l'événement est passé par trois phases distinctes au cours des 10 mois d'observations de suivi. Ces données ressemblent globalement plus à ce qui est attendu pour une perturbation de marée qu'à une supernova superlumineuse. Un ré-éclaircissement observé dans la lumière ultraviolette ainsi qu'une augmentation de la température réduisent davantage la probabilité d'un événement de supernova. Par ailleurs, le lieu de l'événement - un rouge, galaxie massive et passive - n'est pas le foyer habituel d'une explosion de supernova superlumineuse, qui apparaissent normalement en bleu, galaxies naines stellaires.
La représentation d'un artiste d'un trou noir supermassif en rotation rapide entourait les restes en rotation d'une étoile déchirée par les forces de marée du trou noir. Crédit :ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser
Bien que l'équipe dise qu'une source de supernova est donc très improbable, ils acceptent qu'un événement de perturbation de marée classique ne serait pas non plus une explication adéquate de l'événement. Membre de l'équipe Nicholas Stone de l'Université de Columbia, ETATS-UNIS, précise :"L'événement de perturbation de marée que nous proposons ne peut pas être expliqué avec un trou noir supermassif non tournant. Nous soutenons que ASASSN-15lh était un événement de perturbation de marée résultant d'un type très particulier de trou noir."
La masse de la galaxie hôte implique que le trou noir supermassif en son centre a une masse d'au moins 100 millions de fois celle du Soleil. Un trou noir de cette masse serait normalement incapable de perturber les étoiles en dehors de son horizon des événements, la limite à l'intérieur de laquelle rien ne peut échapper à son attraction gravitationnelle. Cependant, si le trou noir est d'un type particulier qui tourne rapidement - un trou noir dit de Kerr - la situation change et cette limite ne s'applique plus.
"Même avec toutes les données collectées, nous ne pouvons pas dire avec certitude à 100% que l'événement ASASSN-15lh était un événement de perturbation de la marée, " conclut Leloudas. " Mais c'est de loin l'explication la plus probable. "
Cette recherche a été présentée dans un article intitulé "The Superluminous Transient ASASSN-15lh as a Tidal Disruption Event from a Kerr Black Hole", par G. Leloudas et al. apparaître dans le nouveau Astronomie de la nature magazine.
