Pour la première fois depuis plus de dix ans, des scientifiques du CNRS, dont Antonio de Ugarte Postigo - chercheur CNRS, laboratoire Artemis (Université Côte d'Azur, Observatoire de la Côte d'Azur, CNRS) - et de l’Institut de radioastronomie millimétrique1 ont observé avec leurs collègues étrangers un phénomène très rare, émanant de la rencontre entre une étoile et un trou noir supermassif.
Lorsqu’un tel événement se produit, la force de gravité déchire l’étoile : la matière qui la compose est disloquée, puis tourne très vite avant d’être engloutie par le trou noir. Exceptionnellement, il arrive alors que ce dernier émette des jets de matière voyageant à une vitesse proche de la lumière. C’est justement cette émission très rare, nommée cette fois AT2022cmc, que les équipes ont pu observer, et qui fait l’objet d’une publication le 30 novembre dans la revue Nature. La dernière observation d’un événement similaire datant de 2012, les équipes ont pu mettre à profit de nouvelles méthodes, notamment grâce au projet Zwicky Transient Facility : une puissante caméra, couplée à des logiciels spécifiques, permettant aux scientifiques de détecter en temps réel un évènement atypique et de donner l’alerte. La coordination rapide entre les équipes de recherche, chacune spécialisée dans un type d’observation, a ensuite été centrale dans l’observation de AT2022cmc. Le radiotélescope Noema2 a ainsi contribué à la caractérisation de la source « et c’est en utilisant le spectrographe X-shooter du Very Large Telescope de l’ESO qu’il a été possible d’évaluer la provenance de ce phénomène rare, à 8,5 milliards d'années-lumière de la Terre et au centre de sa galaxie hôte », explique Antonio de Ugarte Postigo, Directeur de Recherche à l’Observatoire de la Côte d’Azur, et un des premiers auteurs de l’article que publie Nature. « J'ai aussi utilisé le Gran Telescope des Canaries (GTC) et le télescope de 2,2 mètres CAHA, tous deux en Espagne, en lumière visible et infra-rouge proche », ajoute-t-il , « pour comprendre les mécanismes d’émission du jet relativiste et celle des débris restant après la destruction de l’étoile ».
Les scientifiques ne savent pas bien pourquoi certaines rencontres entre une étoile et un trou noir produisent des jets, et d’autres non. Une hypothèse serait que les trous noirs associés à ce type d’événements tournent rapidement sur eux-mêmes. C’est la rotation de l’espace temps qui permettrait d’alimenter des jets aussi lumineux que celui produit par AT2022cmc. Les scientifiques espèrent que les capacités du Vera Robin Observatory (VRO, le nouveau nom du Large Synoptic Survey Telescope - LSST), qui doit entrer en fonction en 2024, et pour lequel la France est l’un des principaux contributeurs, permettront de lever le voile sur ces événements. Ils sont rares, mais peuvent nous renseigner sur des aspects mystérieux des trous noirs et jouent auusi peut-être un rôle important dans l’évolution des galaxies.
Image de AT2022cmc © Carl Knox – OzGrav, ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery, Swinburne University of Technology
Notes
1. En France, ces recherches ont impliqué des équipes du laboratoire Artemis (CNRS/Observatoire de la côte d’Azur/Université Côte d’Azur), de l’Institut de radioastronomie millimétrique (Iram ; CNRS/MPG/IGN), de l’Institut de physique des deux infinis de Lyon (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1), de l’Institut d'astrophysique de Paris (CNRS/Sorbonne Université) et du laboratoire Galaxies, étoiles, physique, instrumentation (Observatoire de Paris – PSL/CNRS).
2. Pour NOrthern Extended Millimeter Array, « réseau millimétrique étendu du Nord » en français. Opéré par l’Iram, il est le fruit d’une collaboration entre le CNRS, la Max-Planck-Gesellschaft (MPG, Allemagne) et l’Instituto Geográfico Nacional (IGN, Espagne).
Bibliographie
A very luminous jet from the disruption of a star by a massive black hole, Igor Andreoni, Michael W. Coughlin, Daniel A. Perley, Yuhan Yao, Wenbin Lu, S. Bradley Cenko, Harsh Kumar, Shreya Anand, Anna Y. Q. Ho, Mansi M. Kasliwal, Antonio de Ugarte Postigo, Ana Sague´s-Carracedo, Steve Schulze, D. Alexander Kann, S. R. Kulkarni, Jesper Sollerman, Nial Tanvir, Armin Rest, Luca Izzo, Jean J. Somalwar, David L. Kaplan, Toma´s Ahumada, G. C. Anupama, Katie Auchettl, Sudhanshu Barway, Eric C. Bellm, Varun Bhalerao, Joshua S. Bloom, Michael Bremer, Mattia Bulla, Eric Burns, Sergio Campana, Poonam Chandra, Panos Charalampopoulos, Jeff Cooke, Valerio D’Elia, Kaustav Kashyap Das, Dougal Dobie, Jose´ Feliciano Agu¨´ı Ferna´ndez, James Freeburn, Cristoffer Fremling, Suvi Gezari, Simon Goode, Matthew Graham, Erica Hammerstein, Viraj R. Karambelkar, Erik C. Kool, Melanie Krips, Russ R. Laher, Giorgos Leloudas, Andrew Levan, Michael J. Lundquist, Ashish A. Mahabal, Michael S. Medford, M. Coleman Miller, Anais Mo¨ller, Kunal Mooley, A. J. Nayana, Guy Nir, Peter T. H. Pang, Emmy Paraskeva, Richard A. Perley, Glen Petitpas, Miika Pursiainen, Vikram Ravi, Ryan Ridden-Harper, Reed Riddle, Mickael Rigault, Antonio C. Rodriguez, Ben Rusholme, Yashvi Sharma, I. A. Smith, Robert D. Stein, Christina Tho¨ne, Aaron Tohuvavohu, Frank Valdes, Jan van Roestel, Susanna D. Vergani, Qinan Wang et Jielai Zhang. Nature, 30 Novembre 2022. DOI: 10.1038/s41586-022-05465-8
Contacts
Chercheur CNRS l Antonio De Ugarte Postigo l T + 34 644 24 36 31 l deugarte@oca.eu
Presse CNRS l Ouns Hamdi l T +33 1 44 96 43 90 l ouns.hamdi@cnrs.fr
