Le cœur de certaines galaxies dans notre Univers est particulièrement brillant. Les astronomes les qualifient de galaxies à noyau actif (AGN). Un noyau qui prend la forme d'un trou noir supermassif qui illumine la région en engloutissant de la matière. Et c'est l'un de ces objets hors du commun qui a attiré l'attention de chercheurs de l'université Caltech (États-Unis). « Un AGN unique en son genre » qui, il y a quelques années, est devenu 30 fois plus lumineux que toute autre éruption de trou noir jamais observée !

Dans la revue Nature Astronomy, les astronomes racontent comment ils ont d'abord observé celui qu'ils appellent J2245+3743 en 2018, grâce aux caméras du Zwicky Transient Facility (ZTF) installées à l'observatoire Palomar (États-Unis). Leur objectif est justement de détecter, dans notre ciel, des objets transitoires. Comprenez ceux dont la luminosité change rapidement. Et en quelques mois seulement, les chercheurs ont été surpris de voir la luminosité de J2245+3743 augmenter d'un facteur 40 !

Le télescope Samuel Oschin de 48 pouces de l'observatoire Palomar, où se trouve le ZTF. @ Palomar, Caltech

Ce trou noir supermassif est situé à quelque 10 milliards d'années-lumière de la Terre. Sa masse est estimée à 500 millions de fois celle du Soleil. Et il y a quelques années donc, les astronomes lui ont enregistré une activité d'une intensité inattendue. À l'apogée du phénomène, J2245+3743 était devenu 30 fois plus lumineux que n'importe quel autre trou noir observé jusqu'alors. Il brillait comme ni plus ni moins quelque 10 000 milliards de soleils !

N'en croyant pas tout à fait leurs yeux, les astronomes ont procédé à quelques observations destinées à confirmer l'extraordinaire luminosité de l'objet. Et puis le doute n'a plus été permis. « Si l'on convertit l'intégralité de notre Soleil en énergie, en utilisant la célèbre formule d'Albert Einstein E = mc², on obtient la quantité d'énergie qui s'est dégagée de cette éruption depuis que nous avons commencé à l'observer », explique K. E. Saavik Ford, professeur à l'université de la Ville de New York (CUNY, États-Unis), dans un communiqué de Caltech.

La fin tragique d’une étoile massive ?

Qu'est-ce qui a bien pu provoquer cela ? C'est évidemment la question à laquelle les astronomes ont voulu répondre. Et leur étude conclut que la cause la plus probable d'une telle explosion lumineuse est ce qu'ils nomment un événement de rupture par effet de marée (TDE pour tidal disruption event). En d'autres mots, les chercheurs estiment qu'une étoile a dû s'approcher un peu trop près du trou noir supermassif. Tellement près que la gravité l'a déformée et que J2245+3743 a commencé à l'engloutir.

Les astronomes calculent que pour qu'un tel événement provoque une éruption de lumière comme celle qu'ils ont enregistrée, il faudrait que le trou noir supermassif ait avalé une étoile d’une masse au moins 30 fois supérieure à celle du Soleil. C'est colossal. De mémoire de chercheurs, le TDE le plus spectaculaire jusqu'ici avait impliqué une étoile de masse évaluée entre 3 et 10 fois seulement celle du Soleil. Des étoiles aussi massives que celle qui a pu être engloutie par J2245+3743 sont assez rares. Mais les astronomes estiment qu'il peut s'en trouver dans le disque d'un noyau galactique actif. Parce que la matière de ce disque est déversée sur les étoiles, les faisant alors grossir.

Reste désormais à voir si les chercheurs pourront trouver d'autres événements d'une telle intensité dans les données de ZTF.