Au centre de notre galaxie réside un trou noir supermassif (SMBH) connu sous le nom de Sagittaire A. Sur la base des observations en cours, les astronomes ont déterminé que cette SMBH mesure 44 millions de kilomètres (27,34 millions de mi) de diamètre et a une masse estimée à 4,31 millions de masses solaires. À l'occasion, une étoile se rapprochera trop près de Sag A et sera déchirée dans un processus violent connu sous le nom d'événement de perturbation des marées (TDE).
Ces événements provoquent la libération de fusées éclairantes de rayonnement, qui permettent aux astronomes de savoir qu'une étoile a été consommée. Malheureusement, pendant des décennies, les astronomes ont été incapables de distinguer ces événements des autres phénomènes galactiques. Mais grâce à une nouvelle étude d'une équipe internationale d'astrophysiciens, les astronomes disposent désormais d'un modèle unifié qui explique les observations récentes de ces événements extrêmes.
L'étude - récemment publiée dans le Lettres du journal astrophysique sous le titre «Un modèle unifié pour les événements de perturbation des marées» - était dirigé par le Dr Jane Lixin Dai, physicienne au Dark Cosmology Center du Niels Bohr Institute. Elle a été rejointe par des membres de l'Institut conjoint des sciences spatiales de l'Université du Maryland et de l'Université de Californie à Santa Cruz (UCSC).
Comme Enrico Ramirez-Ruiz - le professeur et président de l'astronomie et de l'astrophysique à l'UC Santa Cruz, le professeur Niels Bohr à l'Université de Copenhague et co-auteur du document - a expliqué dans un communiqué de presse de l'UCSC:
«Ce n'est qu'au cours de la dernière décennie environ que nous avons pu distinguer les TDE des autres phénomènes galactiques, et le nouveau modèle nous fournira le cadre de base pour comprendre ces événements rares.»
Dans la plupart des galaxies, les SMBH ne consomment activement aucun matériau et n'émettent donc aucune lumière, ce qui les distingue des galaxies qui ont des noyaux galactiques actifs (AGN). Les événements de perturbation des marées sont donc rares, ne se produisant qu'une fois tous les 10 000 ans dans une galaxie typique. Cependant, lorsqu'une étoile se déchire, cela entraîne la libération d'une quantité intense de rayonnement. Comme l'a expliqué le Dr Dai:
«Il est intéressant de voir comment les matériaux pénètrent dans le trou noir dans des conditions aussi extrêmes. Comme le trou noir mange le gaz stellaire, une grande quantité de rayonnement est émise. Le rayonnement est ce que nous pouvons observer, et en l'utilisant, nous pouvons comprendre la physique et calculer les propriétés du trou noir. Cela rend extrêmement intéressant de partir à la chasse aux perturbations de marée. »
Au cours des dernières années, quelques dizaines de candidats à des événements de perturbation des marées (EDT) ont été détectés à l'aide de levés transitoires optiques et UV à large champ ainsi que de télescopes à rayons X. Alors que la physique devrait être la même pour tous les TDE, les astronomes ont noté que quelques classes distinctes de TDE semblent exister. Alors que certains émettent principalement des rayons X, d'autres émettent principalement de la lumière visible et ultraviolette.
En conséquence, les théoriciens ont eu du mal à comprendre les diverses propriétés observées et à créer un modèle cohérent qui peut toutes les expliquer. Pour le bien de leur modèle, le Dr Dai et ses collègues ont combiné des éléments de la relativité générale, des champs magnétiques, du rayonnement et de l'hydrodynamique des gaz. L'équipe s'est également appuyée sur des outils informatiques de pointe et sur de grands clusters informatiques récemment acquis financés par la Fondation Villum pour Jens Hjorth (directeur du DARK Cosmology Center), la U.S.National Science Foundation et la NASA.
En utilisant le modèle qui en a résulté, l'équipe a conclu que c'est l'angle de vue de l'observateur qui explique les différences d'observation. Essentiellement, différentes galaxies sont orientées de manière aléatoire par rapport aux observateurs sur Terre, qui voient différents aspects des TDE en fonction de leur orientation. Comme l'a expliqué Ramirez-Ruiz:
«C'est comme s'il y avait un voile qui recouvre une partie d'une bête. Sous certains angles, nous voyons une bête exposée, mais sous d'autres angles, nous voyons une bête couverte. La bête est la même, mais nos perceptions sont différentes. »
Au cours des prochaines années, un certain nombre de projets d'enquête prévus devraient fournir beaucoup plus de données sur les EDT, ce qui contribuera à élargir le champ de recherche sur ce phénomène. Il s'agit notamment de l'enquête transitoire Young Supernova Experiment (YSE), qui sera dirigée par le centre de cosmologie DARK du Niels Bohr Institute et de l'UC Santa Cruz, et des grands télescopes synoptiques (LSST) en cours de construction au Chili.
Selon le Dr Dai, ce nouveau modèle montre ce que les astronomes peuvent s'attendre à voir lorsqu'ils observent les TDE sous différents angles et leur permettra d'adapter différents événements dans un cadre cohérent. «Nous observerons des centaines à des milliers de perturbations de marée dans quelques années», a-t-elle déclaré. "Cela nous donnera beaucoup de" laboratoires "pour tester notre modèle et l'utiliser pour mieux comprendre les trous noirs."
Cette meilleure compréhension de la façon dont les trous noirs consomment occasionnellement les étoiles fournira également des tests supplémentaires pour la relativité générale, la recherche sur les ondes gravitationnelles et aidera les astronomes à en savoir plus sur l'évolution des galaxies.
