Black Hole détruit une étoile et tire un jet

Les astronomes ont observé la croissance d'un jet alimenté par une étoile déchiquetée.

La conception de cet artiste montre une étoile déchiquetée par la gravité puissante d'un trou noir supermassif, créant le disque brillant et le jet que nous considérons comme un événement de perturbation des marées .
Sophia Dagnello / NRAO / AUI / NSF

Lorsque les étoiles s'approchent trop près d'un trou noir supermassif, elles entrent dans un territoire dangereux. La distance qui le sépare dépend du trou noir, mais pour un autre qui représente 10 millions de fois la masse du Soleil, toute étoile qui s'aventure plus près qu'une unité astronomique est détruite: Le trou noir déchirer l'étoile à part. Déchirée, la moitié de l'étoile s'en va, tandis que l'autre moitié forme un disque de gaz chaud autour de son destroyer. Ce gaz chauffe et brille, apparaissant à nos télescopes comme une fusée éclairante de longue durée.

Les astronomes ont détecté quelques dizaines de ces perturbations dues aux marées (TDE), généralement dans les longueurs d'onde optiques, ultraviolettes ou des rayons X. Parfois peut-être 10% du temps les TDE viennent avec des jets, des faisceaux de plasma alimentés par les disques de gaz nouvellement formés. Du moins, c’est ce que les observateurs déduisent en fonction de l’émission qu’ils voient; La lumière des TDE à réaction les mieux étudiés a parcouru environ 4 milliards d'années pour nous atteindre, beaucoup trop loin pour que les astronomes puissent voir le jet lui-même.

Seppo Mattila (Université de Turku, Finlande) et ses collègues rapportent le 14 juin dans Science qu'ils ont maintenant réussi à le faire: regarder avec succès un jet d'étoile déchiqueté naître et grandir pendant une décennie.

L'équipe est tombée sur l'événement en cherchant une supernovae. Les chercheurs étudiaient le pileup galactique Arp 299 (alias NGC 3690), deux glorieuses galaxies spirales se heurtant à quelque 140 millions d'années-lumière. La fusion en cours alimente les régions centrales des galaxies en gaz, créant un disque d'accrétion brillant autour du trou noir de la galaxie occidentale et déclenchant la création d'innombrables étoiles, dont beaucoup sont suffisamment gigantesques pour devenir supernova.

Au cours d'une décennie, les astronomes ont observé l'étendue de la région émettrice de radio du noyau ouest de l'Arp 299. L'expansion indique un jet de particules se déplaçant vers l'extérieur. (Cliquez pour jouer.)
S. Mattila et M. Perez-Torres et al. / Bill Saxton (NRAO / AUI / NSF)

Mattila et ses collègues ont repéré une éruption infrarouge en janvier 2005 dans le noyau de la galaxie occidentale, près du trou noir actif. En juillet, une source radio compacte l'avait rejoint. Alors que l'équipe observait la décennie suivante avec divers instruments terrestres et spatiaux, cette source radio a grandi et s'est agrandie. Les matériaux contenus dans le jet se sont d'abord déplacés presque à la vitesse de la lumière, puis ont rapidement ralenti pour ne représenter que 22% de la vitesse de la lumière, car ils ont pénétré dans le gaz et la poussière environnants.

En soi, l’existence du jet ne signifie pas que la poussée est un TDE, prévient Suvi Gezari (Université du Maryland). Les trous noirs actifs sont notoirement variables et s'évasent de manière inattendue. Mais cet événement, appelé Arp 299-B AT1, a un gros point positif: l'angle du jet. Un gros beignet de gaz poussiéreux entoure le trou noir et nous voyons ce tore de côté. Tout jet alimenté par celui-ci serait orienté directement de haut en bas, comme un poteau collé dans une chambre à air.

Mais le jet d’Arp 299-B AT1 pointe vers nous, il n’est incliné que de 25 à 35 ° par rapport à notre champ de vision. Cela se fait facilement avec une étoile perturbée. Une étoile peut tirer vers le trou noir à n'importe quel angle et le disque de gaz créé par sa destruction peut tourner autour du trou noir et lancer un jet non aligné sur le disque d'origine alimentant le trou noir.

«C’est une très belle démonstration que c’est une star qui arrive, plutôt qu’une lumière inhabituelle», déclare Andrew Levan (Université de Warwick, Royaume-Uni), qui, comme Gezari, a passé des années à travailler sur les TDE mais n’a pas participé à la présente étude. .

Arp 299-B AT1 est inhabituellement remarquable aux longueurs d'onde optiques et X. Il semble y avoir beaucoup de gaz et de poussière entre le TDE et nous, bloquant et absorbant ce rayonnement et le réémettant éventuellement dans l'infrarouge. Beaucoup de galaxies, y compris la nôtre, sont pleines de poussière, et être capable de repérer l'un de ces événements derrière tant de poussière pourrait permettre de les retrouver dans des galaxies où nous les avions manquées auparavant, explique Levan.

Sur la base de la luminosité intrinsèque de l'événement et de la quantité d'énergie estimée par l'équipe pour chauffer la poussière environnante, les chercheurs estiment qu'il s'agit de la mort d'une étoile entre 2 et 7 masses solaires et de libérer mille fois plus de rayonnement qu'un effondrement de noyau standard. supernova.

Quelle façon dramatique de mourir.

Référence:

S. Mattila et al. "Un événement de perturbation des marées enveloppé de poussière avec un jet radio résolu dans une fusion de galaxie." Science . 14 juin 2018.

Lire le communiqué de presse de la NRAO.