Cette illustration montre une perturbation de la marée, qui se produit lorsqu'une étoile qui passe s'approche trop près d'un trou noir et est déchirée en un flux de gaz. Une partie du gaz finit par s'installer dans une structure autour du trou noir appelée disque d'accrétion. Crédit :Goddard Space Flight Center de la NASA
Un satellite de la NASA à la recherche de nouvelles planètes a donné aux astronomes un aperçu inattendu d'un trou noir déchirant une étoile en lambeaux.
C'est l'un des regards les plus détaillés à ce jour sur le phénomène, appelé événement de perturbation des marées (ou TDE), et le premier pour le Transiting Exoplanet Survey Satellite de la NASA (plus communément appelé TESS.)
Le jalon a été atteint avec l'aide d'un réseau mondial de télescopes robotiques dont le siège est à l'Ohio State University appelé ASAS-SN (All-Sky Automated Survey for Supernovae). Les astronomes des observatoires Carnegie, Ohio State et d'autres ont publié leurs conclusions aujourd'hui dans Le Journal d'Astrophysique .
"Nous surveillons de près les régions du ciel où TESS observe avec nos télescopes ASAS-SN, mais nous avons eu beaucoup de chance avec cet événement car la partie du ciel où TESS observe en permanence est petite, et en ce sens que c'était l'un des TDE les plus brillants que nous ayons vus, " a déclaré Patrick Vallely, co-auteur de l'étude et chercheur diplômé de la National Science Foundation à l'Ohio State. "En raison de la découverte rapide ASAS-SN et des données TESS incroyables, nous avons pu voir ce TDE beaucoup plus tôt que nous n'en avons vu d'autres - cela nous donne un nouvel aperçu de la façon dont les TDE se forment."
Les événements de perturbation des marées se produisent lorsqu'une étoile s'approche trop près d'un trou noir. En fonction d'un certain nombre de facteurs, y compris la taille de l'étoile, la taille du trou noir et la proximité de l'étoile au trou noir, le trou noir peut soit absorber l'étoile, soit la déchirer en un long, brin en forme de spaghetti.
"Les données TESS nous permettent de voir exactement quand cet événement destructeur, nommé ASASSN-19bt, a commencé à devenir plus lumineux, ce que nous n'avons jamais pu faire auparavant, " dit Thomas Holoien, un Carnegie Fellow aux observatoires Carnegie de Pasadena, Californie, qui a obtenu son doctorat. dans l'État de l'Ohio. « Parce que nous avons rapidement découvert la perturbation des marées avec l'ASAS-SN au sol, nous avons pu déclencher des observations de suivi multi-longueurs d'onde dès les premiers jours. Les premières données seront incroyablement utiles pour modéliser la physique de ces explosions. »
ASAS-SN a été le premier système à voir qu'un trou noir déchirait une étoile. Holoien travaillait à l'observatoire de Las Campanas au Chili le 29 janvier, 2019, lorsqu'il a reçu une alerte de l'un des télescopes robotiques d'ASAS-SN en Afrique du Sud. Holoien a formé deux télescopes Las Campanas sur l'événement de perturbation des marées, puis a demandé des observations de suivi par d'autres télescopes à travers le monde.
TESS surveillait déjà la partie exacte du ciel où le télescope ASAS-SN a découvert l'événement de perturbation de la marée. Ce n'est pas seulement par chance que les télescopes et le satellite se sont alignés, après le lancement de TESS en juillet 2018, l'équipe derrière ASAS-SN a consacré plus de temps des télescopes ASAS-SN aux parties du ciel que TESS observait.
Mais il était heureux que l'événement de perturbation de la marée se soit produit dans les lignes de mire des systèmes, a déclaré Chris Kochanek, professeur d'astronomie à l'Ohio State.
Les perturbations des marées sont rares, se produisant une fois tous les 10, 000 à 100, 000 ans dans une galaxie de la taille de la Voie lactée. Supernovae, par comparaison, arriver tous les 100 ans environ. Les scientifiques ont observé environ 40 événements de perturbation des marées au cours de l'histoire (ASAS-SN en voit quelques-uns par an). Les événements sont rares, Kochanek a dit, principalement parce que les étoiles doivent être très proches d'un trou noir - à peu près à la distance qui sépare la Terre de notre propre soleil - pour en créer un.
"Imaginez que vous vous teniez au sommet d'un gratte-ciel du centre-ville, et tu laisses tomber une bille du dessus, et vous essayez de le faire descendre dans un trou dans une plaque d'égout, " dit-il. " C'est plus dur que ça. "
Et parce que ASAS-SN a détecté tôt l'événement de perturbation de la marée, Holoien a pu former des télescopes supplémentaires sur l'événement, capturer un aspect plus détaillé qu'il n'aurait pu être possible auparavant. Les astronomes pourraient alors examiner les données de TESS - qui, parce qu'il venait d'un satellite dans l'espace, n'était disponible que quelques semaines après l'événement - pour voir s'ils pouvaient repérer l'événement dans les préparatifs. Les données de TESS signifiaient qu'ils pouvaient voir des signes de l'événement de perturbation de la marée dans les données d'environ 10 jours avant qu'il ne se produise.
Après être passé trop près d'un trou noir supermassif, l'étoile dans la conception de cet artiste est déchirée en un mince filet de gaz, qui est ensuite tiré en arrière autour du trou noir et s'écrase sur lui-même, créant un choc brillant et éjectant plus de matière chaude. Crédit :Robin Dienel avec l'aimable autorisation de la Carnegie Institution for Science
"Les premières données TESS nous permettent de voir la lumière très près du trou noir, beaucoup plus près que ce que nous avons pu voir auparavant, " a déclaré Vallely. " Ils nous montrent également que l'augmentation de la luminosité de l'ASASSN-19bt a été très douce, ce qui nous aide à dire que l'événement était une perturbation de la marée et non un autre type d'explosion, comme du centre d'une galaxie ou d'une supernova."
L'équipe d'Holoien a utilisé les données UV de l'observatoire Neil Gehrels Swift de la NASA - les plus anciennes jamais vues d'une perturbation de la marée - pour déterminer que la température a chuté d'environ 50%, à partir de 71 environ, 500 à 35, 500 degrés Fahrenheit (40, 000 à 20, 000 degrés Celsius), sur quelques jours. C'est la première fois qu'une baisse de température aussi précoce a été observée dans une perturbation de marée auparavant, bien que quelques théories l'aient prédit, dit Holoïen.
Plus typique pour ce genre d'événements était le faible niveau d'émission de rayons X vu par Swift. Les scientifiques ne comprennent pas tout à fait pourquoi les perturbations liées aux marées produisent autant d'émissions d'UV et si peu de rayons X.
Les astronomes pensent que le trou noir supermassif qui a généré ASASSN-19bt pèse environ 6 millions de fois la masse du soleil. Il se trouve au centre d'une galaxie appelée 2MASX J07001137-6602251 située à environ 375 millions d'années-lumière dans la constellation de Volans. L'étoile détruite avait peut-être la même taille que notre soleil.
