Un trou noir supermassif, qualifié d’orphelin en raison de sa position inhabituelle, a été détecté en train de disloquer une étoile à plus de 30 000 années-lumière du centre de sa galaxie. Cet événement, observé pour la première fois en périphérie galactique, marque une avancée majeure pour l’astronomie. Selon Futura Sciences, cette découverte pourrait ouvrir la voie à une chasse systématique aux trous noirs errants dans l’Univers.

Ce qu'il faut retenir

  • Premier événement de rupture par effet de marée observé en périphérie galactique, à 30 000 années-lumière du centre de la galaxie hôte.
  • Le trou noir, d’une masse équivalente à un million de fois celle du Soleil, se trouvait à 750 millions d’années-lumière de la Terre.
  • Le flash lumineux généré par la destruction de l’étoile a brièvement surpassé la luminosité de toute sa galaxie hôte, atteignant l’équivalent de 10 milliards de soleils.
  • Les chercheurs estiment qu’il pourrait s’agir d’un trou noir éjecté lors d’une collision entre galaxies, notamment après la fusion de trois galaxies ou d’une galaxie naine avec une galaxie plus massive.
  • Une équipe internationale, associant l’université du Maryland et le Goddard Space Flight Center de la Nasa, a publié ses résultats dans The Astrophysical Journal Letters.

Une observation inédite grâce à l’intelligence artificielle

Chaque nuit, l’observatoire Palomar (États-Unis), via le Zwicky Transient Facility (ZTF), enregistre plus d’un demi-million de flashs lumineux en provenance de l’Univers. Parmi eux, certains pourraient signaler la destruction d’une étoile par un trou noir supermassif. Pour trier ces données colosses, les astronomes ont mis au point un algorithme d’intelligence artificielle capable d’identifier automatiquement les événements de rupture par effet de marée — ces moments où une étoile est déchiquetée par les forces de marée d’un trou noir.

C’est ainsi qu’ils ont repéré, il y a plusieurs mois, une augmentation anormale de luminosité dans la galaxie WISEA J014656.04-152214.7, située dans la constellation de la Baleine. Pendant quelques semaines, le flash a éclipsé la luminosité globale de sa galaxie dans l’ultraviolet, atteignant une intensité temporaire équivalente à 10 milliards de soleils. Une signature typique d’un trou noir supermassif en train de dévorer une étoile, mais dans une région où l’on ne s’y attendait pas.

Un trou noir « orphelin » loin de son territoire habituel

Jusqu’à présent, les trous noirs supermassifs étaient principalement observés au cœur des galaxies, là où ils pouvaient se nourrir d’étoiles avec une régularité relative. En revanche, leur présence en périphérie galactique, où les étoiles sont bien plus rares, était largement théorique. « C’est la première fois que nous observons un tel événement en dehors du noyau d’une galaxie », a déclaré l’astronome Robert Stein, de l’université du Maryland, co-auteur de l’étude.

Les observations complémentaires, réalisées avec plusieurs instruments, ont confirmé que le signal correspondait bien à un événement de rupture par effet de marée. La chaleur dégagée atteignait environ 30 000 °C, et le phénomène s’est produit à plus de 30 000 années-lumière du centre de la galaxie hôte. Autant dire que ce trou noir, bien que supermassif, évolue dans une zone où il ne devrait pas être.

Comment un trou noir supermassif se retrouve-t-il en marge d’une galaxie ?

Les chercheurs avancent une hypothèse plausible : le trou noir aurait été éjecté lors d’un événement cataclysmique, comme une collision entre galaxies. Deux scénarios principaux sont envisagés. Le premier implique la fusion de trois galaxies, où le trou noir le moins massif aurait été projeté hors du centre. Le second suggère la fusion en cours entre une galaxie principale et une galaxie naine, entraînant l’éjection du trou noir central de la galaxie naine. Ces mécanismes, bien que théoriques, pourraient expliquer la présence de trous noirs errants dans l’Univers.

Pour affiner leur compréhension, les astronomes doivent encore affiner leurs observations. Les prochains relevés du télescope Vera C. Rubin (Chili), récemment mis en service, ainsi que ceux du futur télescope spatial Nancy Grace Roman (Nasa), devraient permettre de détecter davantage de ces événements rares et de mieux cerner la population des trous noirs supermassifs errants.

Et maintenant ?

Cette découverte ouvre une nouvelle ère dans la recherche des trous noirs supermassifs. Les scientifiques espèrent désormais identifier d’autres trous noirs « orphelins » en analysant les données des observatoires terrestres et spatiaux. La question centrale reste entière : combien de ces monstres errants peuplent-ils l’Univers ? Les prochaines campagnes d’observation, prévues pour les cinq prochaines années, pourraient apporter des éléments de réponse, tout en affinant les modèles de formation et d’évolution des galaxies.

Une technique prometteuse pour traquer l’invisible

L’utilisation de l’intelligence artificielle pour trier les flashs lumineux s’est avérée déterminante dans cette découverte. « Sans cet algorithme, nous aurions pu passer à côté de ce phénomène », a souligné une source proche de l’étude. Cette méthode pourrait être appliquée à d’autres relevés astronomiques, comme ceux du télescope Vera C. Rubin, qui devrait cartographier des millions de galaxies dans les années à venir.

Les trous noirs supermassifs errants, bien que rares, pourraient jouer un rôle clé dans la dynamique des galaxies et la distribution de la matière noire dans l’Univers. Leur détection ouvre également des perspectives pour comprendre les mécanismes de fusion galactique et l’évolution des structures cosmiques.

Le terme « orphelin » désigne un trou noir supermassif qui se retrouve en périphérie d’une galaxie, loin de son emplacement habituel au cœur galactique. Ces trous noirs errants pourraient avoir été éjectés lors de collisions entre galaxies ou de fusions galactiques, ce qui les isole de leur environnement stellaire habituel.