Une tache verte mystérieuse apparaît et disparaît dans une galaxie lointaine

Cette image en lumière visible de la galaxie de feux d'artifice (NGC 6946) provient du Sloan Digital Sky Survey. Il est recouvert des données du télescope à rayons X NuSTAR de la NASA (en bleu et vert). La tache verte mystérieuse se situe vers le milieu de la galaxie, apparemment avec l'un de ses bras en spirale. Image via NASA / JPL-Caltech.

L'univers est plein de mystères et il y a maintenant un nouveau mystère pour les astronomes. Un observatoire de rayons X basé dans l'espace - NuSTAR de la NASA - a vu ce que les astronomes ont décrit comme une tache verte dans la galaxie connue sous le nom de NGC 6946, également appelée Fireworks Galaxy. La tache est apparue dans un délai de 10 jours et a ensuite disparu à nouveau tout aussi rapidement.

Un nouvel article examiné par des pairs traitant de cette découverte intriguante a été publié dans The Astronomical Journal le 9 août 2019.

Il est vraiment inhabituel qu'un objet céleste apparaisse puis disparaisse à nouveau sur une période aussi courte. L'objet a reçu l'étiquette ULX-4, car il s'agissait du quatrième ULX - source de rayons X ultralumineux - trouvée dans cette galaxie.

La mission principale de NuSTAR à l'époque était d'étudier une supernova dans la galaxie, qui apparaît sous la forme d'une tache bleu-vert brillante dans le coin supérieur droit de l'image ci-dessus. La tache verte mystérieuse est plus proche du centre de la galaxie dans l'image, et semble coïncider avec l'un de ses bras en spirale.

Hannah Penn Earnshaw est chercheuse postdoctorale en physique à Caltech. Elle est l'auteure principale de la nouvelle étude sur la goutte verte mystère. Image via Caltech.

L'objet mystère n'est probablement pas une supernova, cependant, car il n'a été détecté que par des images à rayons X mais pas par de la lumière visible. Il avait d'abord été vu par NuSTAR, puis par la suite, il avait été découvert par l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA.

L'une des principales questions à l'heure actuelle est de savoir comment l'objet est apparu et a disparu si rapidement. Selon Hannah Earnshaw, chercheuse postdoctorale à Caltech:

Dix jours, c'est vraiment très court pour qu'un objet aussi brillant apparaisse. Généralement, avec NuSTAR, nous observons des changements plus graduels au fil du temps et nous n'observons pas souvent une source plusieurs fois de suite. Dans ce cas, nous avons eu la chance d’attraper une source qui change extrêmement rapidement, ce qui est très excitant.

Donc, si l'objet n'est pas une supernova, alors de quoi s'agit-il?

Concept d'artiste de la sonde NuSTAR. Image via NASA / JPL-Caltech.

Une possibilité est que c'est un trou noir. Selon cette théorie, la lumière verdâtre provenait d'un trou noir qui consommait un autre objet, peut-être une étoile. Nous avons tendance à penser que les trous noirs sont un matériau «aspirant», mais l'immense gravité du trou noir pourrait également déchirer l'objet, ce qui entraînerait la mise en orbite des débris qui en résultent. Ces débris peuvent être chauffés à des millions de degrés en émettant des rayons X. Ainsi, même si la lumière ne peut pas s'échapper de l'intérieur d'un trou noir, la lumière émise par des débris surchauffés en orbite autour du trou noir est facilement visible.

En général, les ULX ont une longue durée de vie, car les trous noirs se nourrissent pendant longtemps des étoiles qu’ils détruisent. Mais si, par exemple, une petite étoile est détruite plus rapidement, cela pourrait expliquer des événements à court terme tels que ULX-4.

ULX-4 pourrait aussi être une étoile à neutrons, un objet extrêmement dense qui se forme quand une étoile explose, mais n’est pas assez massif pour créer un trou noir. Ils peuvent également avoir des disques de débris en orbite autour d'eux, créant des sources de rayons X ultralumineuses à alimentation lente. Les matériaux sont canalisés vers la surface en «colonnes» par de puissants champs magnétiques. Mais les matériaux peuvent être bloqués par ces champs magnétiques d’atteindre la surface si l’étoile à neutrons tourne trop vite.

Une explication possible pour ULX-4 est qu'il s'agit d'un trou noir. Cette image est le premier trou noir jamais photographié, au centre de la galaxie M87. Image via Event Horizon Telescope / JPL-Caltech.

Les seules fois où vous verriez alors l'étoile à neutrons comme une source lumineuse de rayons X, ce serait au moment où la barrière de champ magnétique vacille un peu. Cela pourrait expliquer l'apparition et la disparition soudaines de la lumière provenant de ULX-4. Selon Earnshaw:

Ce serait un peu comme essayer de sauter sur un carrousel qui tourne à des milliers de kilomètres à l'heure. Ce résultat est un pas en avant dans la compréhension des cas les plus rares et les plus extrêmes dans lesquels la matière s'accumule sur les trous noirs ou les étoiles à neutrons.

D'autres observations seront nécessaires pour déterminer laquelle de ces théories - si l'une d'entre elles est la bonne. Il se peut que l’explication soit tout à fait différente. L'espace regorge de phénomènes étranges et mystérieux, et «le cas de la goutte verte qui apparaît et disparaît» est certainement étrange!

Une autre vue de la belle galaxie de feux d'artifice. Celui-ci a été posté comme image astronomique du jour le 1er janvier 2011. Image via Adam Block / Mt. Lemmon SkyCenter / U. Arizona / APOD.

En bout de ligne: une mystérieuse «goutte verte» de lumière est apparue dans le feu d'artifice Galaxy, puis a tout aussi rapidement disparu.

Source: Vue large bande des anciennes et nouvelles ULX de NGC 6946

Laboratoire Via Jet Propulsion