Une supernova insolite pourrait représenter la première fois que l'homme a capturé la naissance d'un trou noir

Il y a plus de 200 millions d'années, une immense étoile était en train de mourir. L'explosion cosmique qui en a résulté était si étrange qu'elle a laissé les astronomes perplexes lorsque sa lueur a finalement atteint la Terre en juin dernier.

Mais maintenant, les experts ont peut-être compris l’histoire de l’origine du mystérieux flash. Sur la base des dernières observations de la supernova inhabituelle, surnommée la vache, un groupe de 45 astronomes affirme qu'elle pourrait représenter la première fois que des humains ont capturé l'heure exacte à laquelle une étoile mourante a donné naissance à un trou noir.

Raffaella Margutti, astrophysicienne à la Northwestern University et responsable de l’équipe, explique que c’est la cible qu’ils attendent depuis des années. Margutti et ses collègues ont présenté leur découverte cette semaine lors de la réunion annuelle de la American Astronomical Society à Seattle, dans l’État de Washington, et publieront bientôt leurs travaux dans le journal Astrophysical Journal.

Leurs données, capturées dans de multiples longueurs d'onde de lumière, pourraient également signifier qu'une étoile massive s'effondrerait en une étoile à neutrons, une sorte de corps stellaire dense tandis que d'autres équipes analysant la vache ont suggéré d'autres explications pour son comportement étrange.

Voici tout ce que vous devez savoir:

La vache a explosé à la périphérie de CGCG 137-068, une galaxie spirale naine située à environ 200 millions d'années-lumière de notre planète. Elle a été surnommée "la vache" en raison de son nom officiel, généré automatiquement.

La vache n’est pas le premier éclair de ce type identifié dans le ciel nocturne, mais c’est le plus proche jamais vu, ce qui permet aux chercheurs d’avoir une chance inédite de les observer en détail. C'était aussi très brillant, très rapide. Au sommet de la vache, les rayons X étaient des dizaines de fois plus lumineux que les explosions stellaires typiques, appelées supernovae. La vache a atteint son pic de luminosité en quelques jours seulement, alors qu'il faut des semaines de supernovae régulières pour y arriver.

De plus, la source d’alimentation de la vache n’était pas apparente tout de suite. Habituellement, les supernovae tirent leur énergie explosive du nickel 56, un isotope radioactif contenu dans leurs entrailles. Cependant, après avoir calculé la quantité de débris rejetée par la vache, les astronomes ont constaté qu’il s’agissait d’une quantité étonnamment faible de débris éjectés - environ un dixième de la masse de notre soleil. C’est étrange car les supernovae rejettent généralement des dizaines de débris de soleils.

Même si les débris de la vache étaient entièrement constitués de nickel 56, cela ne suffirait pas à alimenter l’explosion. En outre, les débris contenaient de l'hydrogène et de l'hélium, ce que les astronomes ne s'attendaient pas à trouver: les étoiles qui explosent en supernovae auraient dû brûler depuis longtemps ces éléments en tant que combustible nucléaire.

La vache a également émis des radiations de manière atypique. Par exemple, l’équipe de Margutti a demandé à utiliser le télescope à rayons X NuSTAR de la NASA sur l’objet. Les données ont montré qu’un peu plus d’une semaine après avoir été repéré, la vache devenait inattendue beaucoup plus brillante avec les rayons X à haute énergie.

Le consensus actuel sur ce qui a causé la vache est qu’un «moteur central» compact se trouve au centre de la vache et projette ces rayons X à haute énergie. Quoi qu’il en soit, cet objet est entouré d’une tache de matière nettement asymétrique jeté dans une sorte d’explosion.

Brian Metzger, physicien à l’Université de Columbia et co-auteur de l’étude, a déclaré que l’une des blagues des physiciens était qu’ils modélisaient toujours les choses comme des vaches sphériques, mais cette fois, il était clair qu’il s’agissait d’une vache asphérique. Il a ajouté qu'il était difficile d'expliquer cela comme un événement sphérique, car si la source de rayons X alimente le rayonnement optique, comment les rayons X nous parviennent-ils?

Le modèle d’équipe de Margutti montre que les débris s’échappant des pôles de l’objet se déplacent plus rapidement et deviennent transparents plus rapidement que les nuages ​​autour de l’équateur de l’objet. Ces nuages ​​autour de son équateur absorbaient les rayons X de haute énergie du moteur, qui les chauffaient et produisaient la lumière visible de la vache. Cependant, une partie des rayons X à haute énergie pourrait encore fuir des pôles plus clairs de la vache.

De plus, lorsque la vache a explosé, certains des débris de l’objet s’est déplacé vers l’arrière à plus de 30 000 km / s, soit jusqu’à un dixième de la vitesse de la lumière. Le matériau le plus rapide de ce matériau semble avoir heurté un brouillard dense de particules entourant la vache, le réchauffant et entraînant des émissions radio de l’objet.

L’équipe de Margutti pense qu’il existe deux options principales pour le «moteur central» de la vache. Elle pourrait être une étoile à neutrons hautement magnétisée tournant environ mille fois par seconde. L’autre option est que l’objet est apparu lorsqu’un type d’étoile très chaud et très chaud appelé supergéant bleu a eu une explosion ratée et s’est transformé en trou noir.

Dans ce cas, la majeure partie de l’intérieur de la star s’est effondrée pour former le trou noir, mais les couches les plus externes de la star ne l’ont pas immédiatement ressentie. Au fur et à mesure que le trou noir intérieur se soulevait, il perdait de la masse sous la forme d'un essaim de particules fantomatiques appelées neutrinos. Le vol des neutrinos hors du centre de l’étoile a éjecté une partie du matériau extérieur avant que le trou noir ne puisse le dévorer, et les restes ont rapidement été gravés dans un disque autour du jeune trou noir.

Margutti et son équipe ne sont pas les seuls à suggérer que la vache a un moteur central. Une autre étude acceptée par l'Astrophysical Journal et appartenant à un groupe séparé dirigé par l'astronome Caltech Anna Y. Q. Ho a également abouti à des conclusions similaires.

Cependant, Daniel Perley, astrophysicien à l’Université John Moores de Liverpool, affirme dans sa propre étude que la vache aurait pu apparaître lorsqu’un trou noir déjà massif et relativement massif aurait mangé une étoile semblable à notre soleil, lors d’un événement appelé marée basse. Lorsque l’immense gravité du trou noir déchirait l’étoile, ses gaz auraient pu s’accroître autour du trou noir d’un disque, créant ainsi une lueur étrange de la vache.

Cependant, est-il judicieux de trouver un trou noir de cette taille à la périphérie d’une galaxie, dans une zone qui devrait être dense en gaz conformément aux signaux radio de la vache? Telle est la question. La théorie actuelle stipule que les trous noirs de ce calibre doivent se former en amas stellaires, où il n’ya pas beaucoup de gaz supplémentaire.

Margutti dit que l’environnement de la Vache a beaucoup plus de sens si le brouillard qui l’entoure était un matériau éjecté par une énorme étoile, un voile qui pourrait ensuite s’effondrer en une étoile à neutrons ou un trou noir. Cependant, Perley souligne que nous n’avons pas encore découvert ni analysé de trous noirs dans la plage de masse, nous ne pouvons donc pas être sûrs que la théorie tiendra la réalité.

Ainsi, de nouvelles observations à long terme de la vache pourraient aider à déterminer l'identité de son moteur central. Selon Metzger, si une étoile à neutrons aimantée était placée au cœur de la vache, elle pourrait émettre des éruptions de rayons X dans plusieurs années alors que le trou noir ne vacillerait pas de cette manière.

Cependant, le moyen le plus prometteur d’en apprendre davantage sur la vache est de trouver d’autres objets similaires. Les astronomes n’ont eu que récemment la capacité de détecter de tels éclats de lumière et de les suivre en temps réel depuis que de plus en plus de télescopes robotiques et des enquêtes à grande échelle sont maintenant utilisés.

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