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Un flash lumineux mystérieux est un trou noir lointain dévorant une étoile

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Un flash incroyablement brillant qui est apparu dans le ciel nocturne en février était le résultat d’une étoile s’éloignant trop près d’un trou noir supermassif, rencontrant sa fin prématurée là-bas alors qu’il était déchiré en lambeaux.

Mais l’événement cosmique rare s’est en fait produit à 8,5 milliards d’années-lumière de la Terre, alors que l’univers n’avait qu’un tiers de son âge actuel – et il a créé plus de questions que de réponses.

Le signal de l’explosion lumineuse, connu sous le nom d’AT 2022cmc, a été capté pour la première fois par le Zwicky Transient Facility de l’observatoire Palomar du California Institute of Technology le 11 février.

Lorsqu’une étoile est déchirée par les forces de marée gravitationnelles d’un trou noir, on parle d’événement de rupture de marée. Les astronomes ont déjà observé de tels événements violents auparavant, mais AT 2022cmc est plus brillant que tout ce qui a été découvert précédemment. C’est aussi la plus éloignée jamais observée.

Les astronomes pensent que lorsque le trou noir a englouti l’étoile, il a libéré une énorme quantité d’énergie et envoyé un jet de matière traversant l’espace à une vitesse proche de la lumière.

Il est probable qu’AT 2022 cmc soit apparu si brillant dans notre ciel parce que le jet était pointé directement vers la Terre, créant ce que l’on appelle un effet « doppler-boosting ».

La découverte pourrait en dire plus sur la croissance des trous noirs supermassifs, ainsi que sur la façon dont ils grignotent les étoiles. Deux études distinctes détaillant l’événement ont été publiées mercredi dans les revues Nature Astronomy et Nature.

En règle générale, les sursauts gamma, les puissants jets de rayons X émis lors de l’effondrement d’étoiles massives, expliquent les éclairs les plus brillants du ciel nocturne.

« Les sursauts gamma sont les suspects habituels pour des événements comme celui-ci », a déclaré le co-auteur de l’étude Nature Astronomy, le Dr Benjamin Gompertz, qui a dirigé l’analyse de comparaison des sursauts gamma pour l’article, dans un communiqué.

« Cependant, aussi brillantes soient-elles, la quantité de lumière qu’une étoile qui s’effondre peut produire est limitée. Parce que AT 2022cmc était si brillant et a duré si longtemps, nous savions que quelque chose de vraiment gargantuesque devait l’alimenter – un trou noir supermassif », a déclaré Gompertz, professeur adjoint à l’Université de Birmingham au Royaume-Uni.

Différentes émissions de lumière ont été créées lors de l'événement de perturbation de la marée.

Les astronomes ont utilisé l’étoile Neutron Interior Composition ExploreR, ou NICER, un télescope à rayons X sur la Station spatiale internationale, pour analyser le signal.

Les chercheurs ont déterminé qu’AT 2022cmc était « 100 fois plus puissant que la rémanence de sursaut gamma la plus puissante » précédemment enregistrée, selon Dheeraj Pasham, auteur principal de l’étude Nature Astronomy et chercheur au Kavli Institute for Massachusetts Institute of Technology. Astrophysique et recherche spatiale.

Tout d’abord, l’étoile a été déchirée en lambeaux, puis des morceaux de celle-ci ont été tirés dans le disque en rotation en orbite autour du point de non-retour du trou noir.

Les rayons X extrêmes libérés par l’événement ont été créés lorsque l’étoile déchiquetée a fait tourner un tourbillon tourbillonnant de débris alors qu’elle tombait dans le trou noir.

Le Zwicky Transient Facility est l’un des plus grands utilisés pour étudier l’univers et espionner des événements cosmiques inhabituels.

Après avoir détecté le signal pour la première fois, plusieurs dizaines d’autres télescopes terrestres et spatiaux se sont concentrés sur AT 2022cmc, offrant un aperçu incroyablement détaillé de cet événement rare.

Le très grand télescope de l’Observatoire européen austral au Chili a aidé à déterminer sa distance par rapport à la Terre, tandis que le télescope spatial Hubble a capturé la lumière infrarouge et visible émise par l’événement. Le Karl G. Jansky Very Large Array de télescopes au Nouveau-Mexique a capté des ondes radio.

Environ 1% seulement des événements de perturbation des marées entraînent des jets relativistes (ou des faisceaux se déplaçant à une vitesse proche de la lumière) qui lancent du plasma et des radiations à partir des pôles d’un trou noir en rotation.

« La dernière fois que des scientifiques ont découvert l’un de ces jets, c’était il y a plus de dix ans », a déclaré Michael Coughlin, professeur adjoint d’astronomie à l’Université du Minnesota Twin Cities et co-auteur principal de l’étude de l’article Nature, dans un communiqué.

Les astronomes ne comprennent toujours pas pourquoi certains événements de perturbation des marées créent ces jets, tandis que d’autres ne le font pas – mais il est possible que le trou noir doive tourner particulièrement rapidement pour créer un jet en premier lieu.

Selon les chercheurs, observer davantage d’événements comme celui-ci pourrait révéler comment les trous noirs lancent des jets aussi puissants dans l’espace.

« L’astronomie évolue rapidement », a déclaré Igor Andreoni, associé postdoctoral au département d’astronomie de l’Université du Maryland, College Park, et co-auteur principal de l’étude de l’article Nature, dans un communiqué. « Les scientifiques peuvent utiliser AT 2022cmc comme modèle pour savoir ce qu’il faut rechercher et trouver des événements plus perturbateurs provenant de trous noirs éloignés. »

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