Mysteriously bright flash is a black hole jet pointing straight toward Earth, astronomers say
TRADUCTION DE LA SELECTION SCIENCE X .
''Un flash mystérieusement brillant est un jet de trou noir pointant directement vers la Terre, selon les astronomes
par Jennifer Chu, Massachusetts Institute of Technology
A3 Graphique de perturbation des marées. Crédit : Carl Knox - OzGrav, Centre d'excellence ARC pour la découverte des ondes gravitationnelles, Université de technologie de Swinburne
Plus tôt cette année, les astronomes surveillaient les données du Zwicky Transient Facility, une enquête sur tout le ciel basée à l'observatoire Palomar en Californie, lorsqu'ils ont détecté un éclair extraordinaire dans une partie du ciel où aucune lumière de ce type n'avait été observée la nuit. avant .... D'après un calcul approximatif, le flash a semblé émettre plus de lumière que 1 000 billions de soleils.
L'équipe, dirigée par des chercheurs de la NASA, de Caltech et d'ailleurs, a publié sa découverte dans un bulletin d'astronomie, où le signal a attiré l'attention des astronomes du monde entier, y compris des scientifiques du MIT. Au cours des jours suivants, plusieurs télescopes se sont concentrés sur le signal pour recueillir plus de données sur plusieurs longueurs d'onde dans les bandes de rayons X, ultraviolets, optiques et radio, pour voir ce qui pourrait éventuellement produire une telle quantité de lumière.
Maintenant, les astronomes du MIT et leurs collaborateurs ont déterminé une source probable pour le signal. Dans une étude parue dans Nature Astronomy, les scientifiques rapportent que le signal, nommé AT 2022cmc, provient probablement d'un jet relativiste de matière sortant d'un trou noir supermassif à une vitesse proche de la lumière. Ils pensent que le jet est le produit d'un trou noir qui a soudainement commencé à dévorer une étoile proche, libérant une énorme quantité d'énergie dans le processus.
Les astronomes ont observé d'autres "événements de perturbation de marées", ou TDE, dans lesquels une étoile qui passe est déchirée par les forces de marée d'un trou noir. AT 2022cmc est plus brillant que n'importe quel TDE découvert à ce jour. La source est également la TDE la plus éloignée jamais détectée, à quelque 8,5 milliards d'années-lumière, soit plus de la moitié de l'univers.
Comment un événement aussi lointain a-t-il pu apparaître si brillant dans notre ciel ? L'équipe affirme que le jet du trou noir peut pointer directement vers la Terre, ce qui rend le signal plus brillant que si le jet pointait dans une autre direction. L'effet est une "amplification Doppler" et est similaire au son amplifié d'une sirène qui passe.
AT 2022cmc est le quatrième TDE boosté par Doppler jamais détecté et le premier événement de ce type observé depuis 2011. Il s'agit également du premier TDE découvert à l'aide d'un relevé optique du ciel.
Au fur et à mesure que des télescopes plus puissants démarreront dans les années à venir, ils révéleront davantage de TDE, ce qui peut faire la lumière sur la façon dont les trous noirs supermassifs se développent et façonnent les galaxies qui les entourent.
"Nous savons qu'il existe un trou noir supermassif par galaxie, et ils se sont formés très rapidement au cours du premier million d'années de l'univers", explique le co-auteur Matteo Lucchini, postdoctorant à l'Institut Kavli d'astrophysique et de recherche spatiale du MIT. "Cela nous indique qu'ils se nourrissent très rapidement, bien que nous ne sachions pas comment fonctionne ce processus d'alimentation. Ainsi, des sources comme un TDE peuvent en fait être une très bonne sonde pour savoir comment ce processus se produit."
Les co-auteurs de Lucchini au MIT incluent le premier auteur Dheeraj "DJ" Pasham, Peter Kosec, Erin Kara et Ronald Remillard, ainsi que des collaborateurs d'universités et d'institutions du monde entier.
Frénésie alimentaire
Après la découverte initiale d'AT 2022cmc, Pasham et Lucchini se sont concentrés sur le signal à l'aide de l'étoile à neutrons Interior Composition Explorer (NICER), un télescope à rayons X qui fonctionne à bord de la Station spatiale internationale.
"Les choses semblaient assez normales les trois premiers jours", se souvient Pasham. "Ensuite, nous l'avons regardé avec un télescope à rayons X, et ce que nous avons découvert, c'est que la source était trop brillante."
En règle générale, ces éclairs brillants dans le ciel sont des sursauts gamma - des jets extrêmes d'émissions de rayons X qui jaillissent de l'effondrement d'étoiles massives.
"Cet événement particulier était 100 fois plus puissant que la rémanence la plus puissante du sursaut gamma", a déclaré Pasham. "C'était quelque chose d'extraordinaire."
L'équipe a ensuite recueilli les observations d'autres télescopes à rayons X, radio, optiques et UV et a suivi l'activité du signal au cours des semaines suivantes. La propriété la plus remarquable qu'ils ont observée est l'extrême luminosité du signal dans la bande des rayons X. Ils ont constaté que les émissions de rayons X d'AT 2022cmc oscillaient largement d'un facteur 500 en quelques semaines,
Ils soupçonnaient qu'une telle activité extrême de rayons X devait être alimentée par un "épisode d'accrétion extrême" - un événement qui génère un énorme disque de barattage, comme à partir d'un événement de perturbation de marée, dans lequel une étoile déchiquetée crée un tourbillon de débris en tombant. dans un trou noir.
En effet, l'équipe a découvert que la luminosité des rayons X d'AT 2022cmc était comparable à, bien que plus brillante, que trois TDE précédemment détectés. Ces événements lumineux ont généré des jets de matière pointant directement vers la Terre. Les chercheurs se sont demandé : si la luminosité d'AT 2022cmc est le résultat d'un jet similaire ciblant la Terre, à quelle vitesse le jet doit-il se déplacer pour générer un signal aussi lumineux ? Pour répondre à cela, Lucchini a modélisé les données du signal, en supposant que l'événement impliquait un jet se dirigeant directement vers la Terre.
"Nous avons constaté que la vitesse du jet est de 99,99 % la vitesse de la lumière", explique Lucchini."
Pour produire un jet aussi intense, le trou noir doit être dans une phase extrêmement active, ce que Pasham décrit comme une « frénésie d'hyper-alimentation ».
"Il avale probablement l'étoile au rythme de la moitié de la masse du soleil par an", estime Pasham. "Une grande partie de cette perturbation de marées se produit très tôt, et nous avons pu saisir cet événement dès le début, une semaine après que le trou noir a commencé à se nourrir de l'étoile."
"Nous nous attendons à beaucoup plus de ces TDE à l'avenir", ajoute Lucchini. "Alors nous pourrons peut-être dire, enfin, comment exactement les trous noirs lancent ces jets extrêmement puissants."
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COMMENTAIRES
La chance est intervenue pour la détection de ce signal pointé sur nous ...Pour autant ce n 'est pas nécessaire de se sentir visé et de phantasme sur ces sursauts ...L'évènement est si lointain dans l 'espace et dans le temps qu 'il n y a rien a en attendre de plus ... Je signale que la distance qui nous sépare de notre trou noir centro alactique de la Voie Lactée est de l 'ordre des 300 000 A .l soit 286 MILLIONS DE MILLIARDS DE KILOMETRES
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More information: The Birth of a Relativistic Jet Following the Disruption of a Star by a Cosmological Black Hole, Nature Astronomy (2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01820-x , www.nature.com/articles/s41550-022-01820-x
Journal information: Nature Astronomy
Provided by Massachusetts Institute of Technology
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