Une force mystérieuse détruit l'anneau de plasma du trou noir du monstre

Des télescopes du monde entier ont vu un flash lumineux apparaître autour d'un trou noir supermassif éloigné. Et puis, très vite, c'était parti.

Le trou noir - le noyau lourd d'une galaxie nommée 1ES 1927 + 654 - était visible de la Terre en raison de sa couronne, l'anneau de particules surchauffées tourbillonnant autour de son horizon d'événements, ou point de non-retour pour la matière infaillante. Il n'y avait rien de spécial dans cet état de choses; partout dans l'espace, les astronomes peuvent repérer des trous noirs supermassifs grâce à leurs coronas lumineuses. Et cette couronne était nichée à l'intérieur d'un noyau galactique actif (AGN) apparemment ordinaire, ou d'une plus grande région de poussières, de gaz et d'amas d'étoiles..

Mais en mars 2018, la couronne de ce trou noir a brièvement brillé. Le All-Sky Automated Survey for Super-Novae (ASSASN), un groupe de 24 télescopes de l'Ohio State University à travers le monde conçus pour chasser les supernovas, a multiplié par 40 la luminosité..

"C'était un AGN que nous connaissions en quelque sorte, mais ce n'était pas très spécial", a déclaré Erin Kara, physicienne du MIT et auteur principal d'un article sur l'événement, dans un communiqué. "Ensuite, ils ont remarqué que cet AGN ordinaire est devenu soudainement brillant, ce qui a attiré notre attention, et nous avons commencé à pointer de nombreux autres télescopes dans de nombreuses autres longueurs d'onde pour le regarder."

Après que l'AGN se soit allumé, il s'est atténué soudainement. Le trou noir en son centre - qui peut être mieux vu à l'aide de télescopes à rayons X - semblait devenir 10000 fois moins lumineux en moins d'un an.

"Nous nous attendons à ce que des changements de luminosité aussi importants varient sur des échelles de temps allant de plusieurs milliers à des millions d'années", a déclaré Kara. Cette région, quant à elle, "Mais dans cet objet, nous l'avons vu changer de 10 000 en un an, et il a même changé d'un facteur 100 en huit heures, ce qui est totalement inouï et vraiment époustouflant."

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La gradation n'a pas duré cependant. Après la période de gradation initiale de 8 heures, la corona a continué à s'assombrir pendant une grande partie de l'année suivante. Puis, en l'espace de quelques mois seulement, le trou noir s'est rallumé. Maintenant, il ressemble presque exactement à ce qu'il était avant que la couronne ne clignote et disparaisse.

Alors, qu'est-ce-qu'il s'est passé?

Les scientifiques ne sont pas sûrs, mais Kara et ses collègues ont une théorie.

Nous repérons les trous noirs principalement à cause de leurs disques d'accrétion, les anneaux de matière tourbillonnant autour d'eux, dont la couronne n'est que la partie mobile la plus interne et la plus rapide..

Les trous noirs se nourrissent et se développent en sirotant leurs disques d'accrétion. Il est difficile pour quoi que ce soit de tomber directement à travers l'horizon des événements sans d'abord se briser et passer du temps à tourner autour de lui. (Ceci est vrai pour tout objet lourd dans l'espace; il est beaucoup plus difficile de tomber dans le soleil, par exemple, que de l'orbiter.) Une grande partie de la matière d'un disque d'accrétion finit par tomber dans le trou noir, mais seulement après une longue période de contournement du drain.

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Pour que quelque chose tombe d'un disque d'accrétion et dans un trou noir, les physiciens pensent que quelque chose doit bousculer cet objet. Habituellement, le coupable est la turbulence. Mais si quelque chose de lourd, probablement une étoile, frappait la couronne de 1ES 1927 + 654, l'étoile aurait pu se briser et perturber suffisamment le disque d'accrétion pour faire tomber la matière en orbite dans le tout noir en même temps. Les chercheurs appellent ce genre d'événement une «perturbation des marées».

Dans ce cas, le premier flash brillant aurait probablement été l'étoile qui s'est ouverte lorsqu'elle a frappé la couronne. La gravité massive du trou noir aurait submergé la gravité qui maintenait l'étoile ensemble, la déchirant.

La chute précipitée de 8 heures de luminosité aurait été la perturbation initiale de la marée du disque d'accrétion. Tout un tas de gaz, de poussière et de plasma qui avait tourné en rond avant l'arrivée de l'étoile serait tombé à la fois au-delà de l'horizon des événements - frappé par la collision avec l'étoile. Et puis la gradation supplémentaire sur une période de plusieurs mois aurait été la matière restante bousculée tombant d'une orbite maintenant instable.

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Une étoile voyou pourrait également avoir perturbé les lignes de champ magnétique autour du trou noir. Le champ magnétique d'un trou noir peut aider à maintenir une couronne à haute énergie - les lignes de champ magnétique retenant le matériau tourbillonnant à haute énergie en place… Une collision avec une étoile pourrait perturber ce champ suffisamment pour que la couronne se désagrège.

Si c'est ce qui s'est passé ici, c'est un gros problème.

Les scientifiques ne comprennent pas beaucoup de choses sur les coronas des trous noirs, y compris l'emplacement des lignes de champ magnétique qui les maintiennent intactes. Mais ils savent qu'un trou noir de la taille de 1ES 1927 + 654 devrait se rapprocher à environ 45 millions de miles (75 millions de kilomètres) de la singularité elle-même pour être dessiné. Ce n'est pas beaucoup plus loin que la distance de Mercure à le soleil.

Si une étoile a perturbé les champs magnétiques du trou noir après s'être effondrée à cette distance, cela suggère que la couronne et les lignes de champ magnétique sont également à peu près aussi éloignées du trou noir. Depuis la Terre, les coronas des trous noirs sont trop proches de leurs singularités centrales pour mesurer directement les distances impliquées. Alors c'est un gros problème.

«Avec la mise en garde que cet événement s'est produit à la suite d'une perturbation stellaire des marées, ce serait l'une des contraintes les plus strictes que nous ayons sur l'endroit où la couronne doit exister», a déclaré Kara. «Nous voulons garder un œil dessus.… Il est toujours dans cet état inhabituel de flux élevé, et peut-être que cela fera encore quelque chose de fou, donc nous ne voulons pas rater ça.