Même les grandes étoiles ne sont pas toujours en sécurité. Lorsque l’orbite d’une étoile trois fois plus massive que la nôtre l’a amenée trop près d’un énorme trou noir, la gravité du trou noir a arraché les entrailles de l’étoile et les a dispersées sur une scène de crime cosmique.
Il y a près de dix ans, cet événement de perturbation des marées a attiré l’attention des scientifiques non seulement en raison de son énormité, mais aussi parce que le carnage s’est produit « à seulement » 290 millions d’années-lumière, ce qui est relativement proche de la Terre. Cet événement, appelé ASASSN-14li, a presque été confondu avec une supernova lors de sa découverte en 2014). Bien qu’un événement de perturbation de marée plus proche ait été découvert depuis, ASASSN-14li a continué d’attirer les astronomes car l’étoile impliquée pourrait être l’une des plus grandes, sinon la plus grande, connue pour avoir été dévorée par un trou noir. Aujourd’hui, une nouvelle analyse médico-légale de cet événement met en lumière davantage sur la victime stellaire.
Pièce A
Alors que la proximité d’ASASSN-14li et la cause de la mort de l’étoile étaient déjà connues, l’équipe de recherche a dû réfléchir comme des médecins légistes cosmiques pour déterminer la taille de l’étoile. Pour cela, ils se sont appuyés sur les données des télescopes à rayons X Chandra de la NASA et XMM-Newton de l’ESA. Lorsqu’une étoile est déchirée par les forces gravitationnelles d’un trou noir, ce qui reste de l’étoile est tellement chauffé par l’intensité de ces forces qu’une éruption se produit. De telles éruptions peuvent être observées dans les rayons X, ainsi que dans la lumière visible et ultraviolette.
Pendant l’éruption, le disque d’accrétion du trou noir aspirera remarquablement rapidement le gaz de l’étoile perturbée, un processus qui libère également de l’énergie. Chandra et XMM-Newton l’ont observé lorsque l’événement a été découvert pour la première fois. Les détections rapides d’accrétion comme celle-ci sont rares car la plupart des étoiles annihilées par des trous noirs ont tendance à être plus petites et ne contiennent donc pas autant de gaz.
L’observation de l’événement dans les longueurs d’onde des rayons X a permis aux télescopes de détecter le carbone et l’azote libérés dans le disque d’accrétion du trou noir. La quantité d’azote présente par rapport au carbone peut aider les scientifiques à déterminer la masse de l’étoile lorsque ces quantités sont comparées aux niveaux de ces éléments dans le Soleil. Les étoiles plus lourdes contiennent plus d’azote que de carbone en raison de la façon dont elles fusionnent l’hydrogène en éléments plus lourds.
Les simulations précédentes d’événements de perturbation des marées comme ASASSN-14Li n’avaient pas pu montrer si l’azote et le carbone qui se retrouvaient dans le disque d’accrétion du trou noir provenaient d’une étoile de masse élevée. L’équipe ne pouvait pas exclure la possibilité de trou noir se régalant d’une étoile de masse inférieure qui avait déjà perdu sa couche externe de matière.
Identifier si une étoile massive a réellement atteint sa fin dans ASASSN-14li pourrait être comparé à la vérification de preuves ADN provenant d’une scène de crime, sauf avec des éléments plutôt que des gènes. Le gaz présent dans le disque d’accrétion du trou noir contenait des niveaux d’azote jusqu’à 100 fois supérieurs à ceux du Soleil et des niveaux de carbone bien inférieurs (seulement environ 40 % de ce que contient le Soleil). Cela suggère que le trou noir avait éviscéré une étoile ayant environ trois fois la masse du Soleil.
Enquêtes futures
Ramirez-Ruiz et son équipe ont suggéré que le gaz observé par Chandra et la vision aux rayons X de XMM-Newton montrait que le gaz suspect dans le disque d’accrétion du trou noir provenait très probablement d’une seule étoile en raison du rapport extrême azote/carbone. Il est difficile de trouver une combinaison d’étoiles qui produirait un rapport similaire.
« ASASSN-14li est passionnant car l’une des choses les plus difficiles avec les perturbations de marée est de pouvoir mesurer la masse de l’étoile malchanceuse, comme nous l’avons fait ici », a déclaré l’astrophysicien Enrico Ramirez-Ruiz de l’UC Santa Cruz, l’un des auteurs de l’étude. l’étude, dans un communiqué de presse de la NASA.
ASASSN-14li est désormais devenu un précédent sur lequel baser la recherche d’étoiles plus massives détruites par les trous noirs. Sa masse est similaire à celle des étoiles d’un amas proche du trou noir supermassif de notre galaxie, Sagittarius A*. Si les amas d’étoiles d’autres galaxies ont des emplacements similaires par rapport à leurs trous noirs supermassifs, il pourrait y avoir plus d’événements de perturbation des marées impliquant des étoiles massives qu’on ne le pensait auparavant. Il suffit d’une enquête médico-légale.
Lettres du journal astrophysique, 2023. DOI : 10.3847/2041-8213/ace03c