Il semble que l'univers a un sens de l'humour étrange. Alors qu'un virus incrusté dans la couronne a déferlé sur le monde, une autre couronne entièrement différente à environ 100 millions d'années-lumière de la Terre a mystérieusement disparu.

Pour la première fois, les astronomes du MIT et d'ailleurs ont observé la propre couronne d'un trou noir supermassif, l'ultra-brillant, anneau d'un milliard de degrés de particules de haute énergie qui encercle l'horizon des événements d'un trou noir, a été brutalement détruit.

La cause de cette transformation dramatique n'est pas claire, bien que les chercheurs supposent que la source de la calamité pourrait avoir été une étoile prise dans l'attraction gravitationnelle du trou noir. Comme un caillou jeté dans une boîte de vitesses, l'étoile a peut-être ricoché à travers le disque de matière tourbillonnante du trou noir, causant tout dans le voisinage, y compris les particules à haute énergie de la couronne, plonger soudainement dans le trou noir.

Le résultat, comme les astronomes l'ont observé, était une chute abrupte et surprenante de la luminosité du trou noir, d'un facteur 10, 000, en moins d'un an.

"Nous nous attendons à ce que les changements de luminosité aussi importants varient sur des échelles de temps de plusieurs milliers à plusieurs millions d'années, " dit Erin Kara, professeur assistant de physique au MIT. "Mais dans cet objet, nous l'avons vu changer de 10, 000 sur un an, et il a même été multiplié par 100 en huit heures, ce qui est totalement inouï et vraiment ahurissant."

Suite à la disparition de la couronne, les astronomes ont continué à regarder le trou noir commencer à rassembler lentement la matière de ses bords extérieurs pour reformer son disque d'accrétion tourbillonnant, qui à son tour a commencé à produire des rayons X de haute énergie près de l'horizon des événements du trou noir. De cette façon, en quelques mois seulement, le trou noir a pu générer une nouvelle couronne, presque à sa luminosité d'origine.

"Cela semble être la première fois que nous voyons une couronne disparaître tout d'abord, mais aussi se reconstruire, et nous regardons cela en temps réel, ", dit Kara. "Ce sera vraiment important pour comprendre comment la couronne d'un trou noir est chauffée et alimentée en premier lieu."

Kara et ses co-auteurs, dont l'auteur principal Claudio Ricci de l'Universidad Diego Portales à Santiago, Chili, ont publié leurs conclusions aujourd'hui dans Lettres de revues astrophysiques . Les co-auteurs du MIT incluent Ron Remillard, et Dheeraj Pasham.

Une machine à laver agile

En mars 2018, un sursaut inattendu a illuminé la vue d'ASSASN, le sondage automatisé All-Sky pour Super-Novae, qui surveille l'ensemble du ciel nocturne pour l'activité de la supernova. L'enquête a enregistré un flash de 1ES 1927+654, un noyau galactique actif, ou AGN, c'est un type de trou noir supermassif avec une luminosité supérieure à la normale au centre d'une galaxie. ASSASN a observé que la luminosité de l'objet est passée à environ 40 fois sa luminosité normale.

"C'était un AGN que nous connaissions en quelque sorte, mais ce n'était pas très spécial, " dit Kara. " Puis ils ont remarqué que cet AGN ordinaire est devenu soudainement brillant, qui a retenu notre attention, et nous avons commencé à pointer beaucoup d'autres télescopes dans beaucoup d'autres longueurs d'onde pour l'observer."

L'équipe a utilisé plusieurs télescopes pour observer le trou noir dans les rayons X, optique, et les bandes d'ondes ultraviolettes. La plupart de ces télescopes étaient pointés sur le trou noir périodiquement, par exemple enregistrer des observations pendant une journée entière, tous les six mois. L'équipe a également observé le trou noir quotidiennement avec NICER de la NASA, un télescope à rayons X beaucoup plus petit, qui est installé à bord de la Station spatiale internationale, avec des détecteurs développés et construits par des chercheurs du MIT.

"NICER est génial parce qu'il est si agile, " dit Kara. " C'est cette petite machine à laver qui rebondit autour de l'ISS, et il peut collecter une tonne de photons de rayons X. Tous les jours, NICER pourrait jeter un petit coup d'œil à cet AGN, alors vas-y et fais autre chose."

Avec des observations fréquentes, les chercheurs ont pu attraper le trou noir alors qu'il baissait précipitamment en luminosité, dans pratiquement toutes les bandes d'ondes qu'ils ont mesurées, et en particulier dans la bande des rayons X à haute énergie - une observation qui a signalé que la couronne du trou noir s'était complètement et soudainement vaporisée.

"Après que ASSASN l'ait vu traverser cette énorme explosion folle, nous avons regardé la couronne disparaître, " se souvient Kara. " C'est devenu indétectable, que nous n'avons jamais vu auparavant."

Un éclair saccadé

Les physiciens ne savent pas exactement ce qui provoque la formation d'une couronne, mais ils pensent que cela a quelque chose à voir avec la configuration des lignes de champ magnétique qui traversent le disque d'accrétion d'un trou noir. Dans les régions extérieures du disque de matière tourbillonnant d'un trou noir, les lignes de champ magnétique sont plus ou moins dans une configuration simple. Plus près, et surtout près de l'horizon des événements, cercles matériels avec plus d'énergie, d'une manière qui peut provoquer la torsion et la rupture des lignes de champ magnétique, puis reconnectez-vous. Cet enchevêtrement d'énergie magnétique pourrait faire tourner des particules tourbillonnant près du trou noir, au niveau des rayons X de haute énergie, formant la couronne en forme de couronne qui entoure le trou noir.

Kara et ses collègues pensent que si une star rebelle était bien la coupable de la disparition de la couronne, il aurait d'abord été déchiqueté par l'attraction gravitationnelle du trou noir, disperser les débris stellaires à travers le disque d'accrétion. Cela peut avoir causé le flash temporaire de luminosité capturé par ASSASN. Cette « perturbation des marées, " comme les astronomes appellent un tel événement secouant, aurait déclenché la chute soudaine d'une grande partie de la matière du disque dans le trou noir. Cela aurait également pu bouleverser les lignes de champ magnétique du disque de telle sorte qu'il ne pourrait plus générer et supporter une couronne à haute énergie.

Ce dernier point est potentiellement important pour comprendre comment les couronnes se forment d'abord. Selon la masse d'un trou noir, il y a un certain rayon dans lequel une étoile sera très certainement attirée par la gravité d'un trou noir.

"Ce que cela nous dit, c'est que, si toute l'action se déroule dans ce rayon de perturbation de la marée, cela signifie que la configuration du champ magnétique qui soutient la couronne doit être dans ce rayon, " dit Kara. " Ce qui veut dire que, pour toute couronne normale, les champs magnétiques dans ce rayon sont responsables de la création d'une couronne."

Les chercheurs ont calculé que si une étoile était effectivement la cause de la couronne manquante du trou noir, et si une couronne se formait dans un trou noir supermassif de taille similaire, il le ferait dans un rayon d'environ quatre minutes-lumière, une distance qui correspond à environ 75 millions de kilomètres du centre du trou noir.

"Avec la mise en garde que cet événement est dû à une perturbation de marée stellaire, ce serait l'une des contraintes les plus strictes que nous ayons sur l'endroit où la couronne doit exister, ", dit Kara.

La couronne s'est depuis reformée, s'éclairant en rayons X à haute énergie que l'équipe a également pu observer. Ce n'est plus aussi brillant qu'avant, mais les chercheurs continuent de le surveiller, bien que moins fréquemment, pour voir ce que ce système a de plus en réserve.

"Nous voulons garder un œil dessus, " Dit Kara. " Il est toujours dans cet état inhabituel de flux élevé, et peut-être qu'il fera encore quelque chose de fou, donc nous ne voulons pas manquer ça."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.