L’observatoire Neil Gehrels Swift de la NASA a détecté un trou noir supermassif rare, éloigné du centre d’une galaxie lointaine, en train de dévorer une étoile. Les astronomes le qualifient d' »orphelin » car il se situe à une distance inhabituelle du noyau galactique, où l’on trouve habituellement les trous noirs supermassifs. Aucun événement de ce type n’avait été observé à une telle distance du centre d’une galaxie.
« Nous cherchions ces événements de déchirement d’étoiles comme un moyen de trouver des trous noirs supermassifs autrement invisibles errant loin des noyaux galactiques où ils résident habituellement », a déclaré Robert Stein, chercheur à l’Université du Maryland et au NASA’s Goddard Space Flight Center. « Avec cette découverte, qui est l’une des rares confirmées jusqu’à présent, nous avons validé une nouvelle technique que nous pouvons utiliser pour en chercher d’autres. »
Un article décrivant les résultats, dirigé par Stein, a été publié le 27 juillet dans The Astrophysical Journal Letters.
Une étoile déchiquetée par un trou noir caché
La découverte a commencé avec une flamme exceptionnellement brillante produite lorsqu’une étoile s’est approchée trop près d’un trou noir massif et a été déchirée par sa gravité intense. Les astronomes appellent ce type d’événement un événement de disruption des marées.
Le trou noir responsable a une masse d’environ 1 million de fois celle du Soleil. Sa présence a été suspectée pour la première fois en novembre 2025, lorsque le ZTF (Zwicky Transient Facility), un observatoire de ciel opéré par le Palomar Observatory en Californie du Sud, a détecté une explosion de lumière inhabituelle dans une galaxie située à environ 750 millions d’années-lumière de la Terre.
« Parmi les 500 000 éclats que ZTF détecte chaque nuit, notre nouvel algorithme d’intelligence artificielle a automatiquement reconnu un éclat ressemblant à un événement de disruption des marées, malgré son emplacement inhabituel à la périphérie d’une galaxie », a déclaré Stein.
Pendant plusieurs mois, l’éclat est devenu plus lumineux en lumière ultraviolette que toute la galaxie qui l’entoure. À son apogée, il a temporairement rayonné avec l’éclat d’environ 10 milliards de soleils.
Swift confirme l’extrême flamme cosmique
D’autres observatoires ont examiné la source après la détection initiale du ZTF. Le télescope SOAR (Southern Astrophysical Research) au Chili a étudié son spectre et a trouvé des caractéristiques cohérentes avec un événement de disruption des marées.
Les astronomes se sont ensuite tournés vers l’observatoire Swift de la NASA, capable d’examiner des longueurs d’onde non détectables par les télescopes au sol. Le télescope UVOT (Ultraviolet/Optical Telescope) de Swift, par exemple, a mesuré la température de l’éclat à environ 54 000 degrés Fahrenheit (30 000 degrés Celsius).
« La combinaison de toutes ces données nous a aidés à écarter d’autres explications et à affirmer avec confiance qu’il s’agit d’un événement de disruption des marées, malgré son emplacement étrange », a déclaré Jonathan Carney, doctorant à l’Université de Caroline du Nord à Chapel Hill, qui a pris les premiers spectres soutenant l’interprétation de l’éclat comme un événement de disruption des marées.
Poids lourds cachés aux centres galactiques
Presque chaque galaxie de l’univers semble contenir un trou noir supermassif en son centre. Environ une fois tous les 100 000 ans, une étoile dans une galaxie donnée peut s’approcher suffisamment d’un de ces trous noirs pour être déchirée lors d’un événement de disruption des marées.
Bien que de tels événements soient extrêmement rares au sein d’une galaxie individuelle, les astronomes surveillent des millions de galaxies pour les détecter. Les enquêtes actuelles détectent généralement environ 30 événements de disruption des marées à travers l’univers chaque année.
Avant 2024, chaque exemple confirmé avait été trouvé dans un noyau galactique. Cela était en partie dû au fait que les astronomes concentraient leurs recherches là, puisque tous les trous noirs supermassifs connus avaient été localisés au centre des galaxies. Un événement de disruption des marées nécessite également un trou noir très massif car l’attraction gravitationnelle des trous noirs plus légers n’est pas assez forte.
Cette hypothèse a commencé à changer lorsque des scientifiques ont détecté des signes d’une étoile étant détruite à 2 600 années-lumière du centre de sa galaxie hôte. La découverte a encouragé les astronomes à élargir leurs recherches au-delà des noyaux galactiques.
Le nouvel événement identifié est encore plus extrême. Il a eu lieu à plus de 30 000 années-lumière du centre de sa galaxie.
Comment le trou noir s’est-il retrouvé là ?
La localisation inhabituelle du trou noir soulève une question majeure sur son passé.
« Il doit avoir originaire du centre d’une galaxie, mais pas de celle dans laquelle il se trouve maintenant », a déclaré Stein. « Nous pensons que le trou noir supermassif de la galaxie hôte est toujours à son noyau, mais celui qui dévore l’étoile pourrait avoir commencé dans une petite galaxie qui a fusionné avec la grande que nous voyons aujourd’hui. »
Les chercheurs ont proposé deux explications possibles.
Dans un scénario, trois galaxies ou plus ont fusionné. Leurs trous noirs supermassifs centraux pourraient alors être devenus piégés dans une lutte gravitationnelle qui a lancé le trou noir le plus léger vers le bord de la galaxie combinée.
Une autre possibilité est qu’une galaxie naine soit encore en cours de fusion avec le système plus grand. Alors que des étoiles de la galaxie naine entraient dans la galaxie plus grande, l’une d’elles pourrait s’être approchée trop près de son propre trou noir supermassif.
« D’autres découvertes pourraient révéler l’origine de ce trou noir apparemment ‘orphelin’ », a déclaré Stein. « La question scientifique clé que nous voulons répondre est : Quelle est la fréquence des trous noirs errants ? »
Swift attend un rehaussement d’orbite
Les astronomes pourraient bientôt être en me de répondre à cette question en trouvant d’autres trous noirs déplacés.
« Les observations scientifiques ciblées avec les instruments UVOT et XRT (X-Ray Telescope) de Swift sont temporairement suspendues alors que la mission attend un rehaussement d’orbite, prévu pour cet été », a déclaré le co-auteur S. Bradley Cenko, chercheur principal de Swift au NASA Goddard.
La mission principale de Swift a duré de 2004 à 2006, mais le vaisseau spatial a continué à observer l’univers en évolution pendant plus de 20 ans. La traînée atmosphérique le rapproche progressivement de la Terre. Élever Swift dans une orbite plus haute pourrait lui permettre de fonctionner plus longtemps.
« Une fois qu’il reprendra ses opérations normales, Swift pourrait continuer à rechercher d’autres exemples de trous noirs hors de leur place. »
Une nouvelle recherche de trous noirs errants
Dans les années à venir, les astronomes prévoient d’appliquer la même méthode de détection aux observations du nouvel observatoire Vera C. Rubin, financé conjointement par le Département de l’énergie des États-Unis et la National Science Foundation, au Chili, ainsi qu’au prochain télescope spatial Nancy Grace Roman de la NASA.
« Les enquêtes larges et profondes de Rubin révéleront un échantillon beaucoup plus large d’événements de disruption des marées que les observatoires actuels ne sont capables de collecter, y compris ceux qui sont décentrés », a déclaré Carney. « Et les enquêtes spatiales de Roman étendront la zone de recherche actuelle en détectant des événements plus éloignés, regardant à travers 9 milliards d’années d’histoire cosmique. »
La combinaison des données de Rubin, Roman, Swift et des observatoires au sol pourrait permettre aux scientifiques d’identifier de nombreux autres trous noirs errants. Ensemble, ces découvertes pourraient éventuellement aider les astronomes à établir le recensement le plus complet à ce jour des énormes trous noirs de l’univers.
. Source : NASA.
