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La galaxie «  Old Faithful  » a des explosions brillantes tous les 114 jours

Un événement de type «Old Faithful» dans l’espace peut éclairer la nature des étoiles proches des trous noirs supermassifs incrustés dans les galaxies.

Les chercheurs ont vu des explosions répétées – tous les 114 jours, en moyenne – dans une galaxie à quelque 570 millions d’années-lumière de la Terre. (Pour la perspective, le système stellaire le plus proche de la Terre est à environ 4 années-lumière.) L’événement, connu sous le nom de ASASSN-14ko, brûle avec véhémence et dans plusieurs longueurs d’onde de lumière.

« Ce sont les éruptions multi-longueurs d’onde récurrentes les plus prévisibles et les plus fréquentes que nous ayons vues depuis le noyau d’une galaxie, et elles nous donnent une occasion unique d’étudier en détail cet Old Faithful extragalactique. Nous pensons qu’un trou noir supermassif au centre de la galaxie crée les sursauts comme il consomme partiellement une étoile géante en orbite », a déclaré la chercheuse Anna Payne, chercheuse diplômée de la NASA à l’Université d’Hawaï à Mānoa, dans un communiqué de la NASA.

Payne a présenté les détails mercredi 13 janvier lors de la 237e réunion virtuelle de l’American Astronomical Society et les résultats sont en cours d’examen scientifique pour une éventuelle publication dans la revue.

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Un trou noir monstre siphonne le gaz d’une étoile géante en orbite dans cette illustration. (Crédit d’image: Chris Smith / USRA / GESTAR / NASA / GSFC)

Les astronomes peuvent être témoins d’un événement de «perturbation de la marée», qui se produit lorsque l’énorme force gravitationnelle d’un trou noir déchire une étoile proche en courants de gaz. Lorsque le gaz tombe sur le disque d’accrétion du trou noir, des poussées se produisent qui peuvent être vues à des centaines de millions d’années-lumière.

« Les astronomes suggèrent que l’un des trous noirs supermassifs de la galaxie, l’un avec environ 78 millions de fois la masse du soleil, perturbe partiellement une étoile géante en orbite », a déclaré la NASA dans le communiqué. «L’orbite de l’étoile n’est pas circulaire, et chaque fois qu’elle passe au plus près du trou noir, elle se gonfle vers l’extérieur, perdant de la masse mais pas complètement en morceaux. Chaque rencontre enlève une quantité de gaz égale à environ trois fois la masse de Jupiter. « 

L’équipe d’étude a utilisé l’observatoire Neil Gehrels Swift de la NASA, le satellite de recherche sur les planètes NASA Transiting Exoplanet Survey (TESS), le Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) de la NASA et le télescope à rayons X XMM-Newton de l’Agence spatiale européenne pour observer les récentes fusées éclairantes, pour ne citer qu’eux. quelques observatoires participants.

Au total, l’équipe de Payne a recueilli des données sur 20 fusées éclairantes. L’événement se déroule dans la galaxie ESO 253-3; comme il se répète, le torchage est d’un intérêt particulier pour les astronomes pour les aider à identifier la cause de ces événements et à rechercher de nouvelles informations.

L’ESO 253-3 est appelée «galaxie active», ce qui signifie qu’elle a un centre très lumineux dont la luminosité varie. On pense que les émissions de galaxies actives se produisent près du trou noir supermassif au centre d’une galaxie, après l’accumulation de gaz et de poussière dans la région. Au fur et à mesure que le trou noir «mange» la matière, l’activité crée des changements aléatoires de luminosité dans la lumière du disque galactique.

Les chercheurs ont repéré ASASSN-14ko pour la première fois le 14 novembre 2014 à l’aide d’un réseau mondial de 20 télescopes robotiques appelé All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN), dont le siège est à l’Université d’État de l’Ohio. Au début, les astronomes pensaient que la fusée éclairait provenait d’une supernova – une seule explosion d’étoile. Mais Payne a remarqué un schéma régulier de fusées éclairantes lors de l’étude des données d’ASASSN-14ko en 2020, dans le cadre de son travail de thèse.

Armée de ces données, l’équipe de Payne a de nouveau examiné la galaxie ESO 253-3 le 17 mai 2020 – la prochaine date prévue pour une poussée – en utilisant plusieurs installations au sol et dans l’espace. Ils ont attrapé la fusée exactement au moment où ils avaient prédit qu’elle se produirait, puis ont également prédit et observé les éruptions ultérieures les 7 septembre et 20 décembre.

Cette image de la galaxie active ESO 253-3 a été capturée par l’explorateur spectroscopique multi-unités de l’Observatoire spatial européen dans le cadre du levé All-weather MUse Supernova Integral-field of Near Galaxies (AMUSING). L’ESO 253-3 affiche les éruptions les plus prévisibles et les plus fréquentes que les scientifiques aient encore identifiées dans une galaxie active. (Crédit d’image: Michael Tucker / University of Hawaii / AMUSING survey)

En ce qui concerne les télescopes de la NASA, Swift a permis à l’équipe d’observer la fusée éclairante dans plusieurs longueurs d’onde de lumière, tandis que les capacités tout-ciel de TESS permettent à l’équipe de tracer une chronologie de l’activité des éruptions lors d’un tel événement en 2018, de l’émergence à la luminosité maximale à diminuer.

Alors que l’hypothèse du trou noir supermassif est la théorie principale de la fusée éclairante, l’équipe de Payne en a d’autres qu’elle étudie. Les autres théories suggèrent que peut-être deux trous noirs supermassifs en orbite interagissent et s’évasent (bien que les trous noirs de la galaxie soient probablement trop éloignés pour provoquer cela), ou une étoile passant sur une orbite inclinée à travers le disque du trou noir (qui est peu probable car les éruptions sont symétriques et non déséquilibrées comme le produirait une telle orbite).

L’équipe de Payne continue d’étudier les événements en 2021, bien que la NASA ait averti que les éruptions pourraient cesser à tout moment. « L’étoile ne peut pas perdre de masse pour toujours, et si les scientifiques peuvent estimer la quantité de masse perdue au cours de chaque orbite, ils ne savent pas combien elle avait avant le début des perturbations », a déclaré l’agence.

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