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Posté par Adrien le Mercredi 21/12/2016 à 00:00
L'aspiration d'une étoile par un trou noir en rotation explique la survenue d'un phénomène super lumineux
Une source de lumière ponctuelle et extraordinairement intense détectée au sein d'une lointaine galaxie et baptisée ASASSN-15lh fut récemment assimilée à la plus brillante des supernovae détectées à ce jour. De nouvelles observations effectuées au moyen de divers instruments, qui pour certains équipent des observatoires de l'ESO, viennent toutefois questionner cette classification. Une équipe d'astronomes propose en effet que cette source de lumière résulte d'un événement bien plus extrême et particulièrement rare: la dislocation (En science des matériaux, une dislocation est un défaut linéaire correspondant à une discontinuité dans l'organisation de la structure cristalline. Une dislocation peut être vue...) d'une étoile passant à trop grande proximité d'un trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense qu’il empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper (à...) en rotation rapide.


En 2015, le sondage ( Un sondage peut désigner une technique d'exploration locale d'un milieu particulier. Un sondage peut également être une méthode statistique d'analyse d'une...) automatisé du ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) en quête de supernovae (ASAS-SN) a détecté la survenue d'un événement baptisé ASASSN-15lh, qui fut alors assimilé à la plus brillante des supernovae jamais observées, et catalogué parmi les supernovae superlumineuses - ou explosions de vieilles étoiles extrêmement massives. Cet événement était deux fois plus brillant que la précédente détentrice du record, son pic de luminosité s'avérant 20 fois supérieur à la quantité de lumière émise par la Voie Lactée dans son intégralité.

Une équipe internationale d'astronomes pilotée par Giorgos Leloudas de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter...) Weizmann des Sciences en Israël et du Centre de Cosmologie (La cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système physique.) Noire du Danemark, vient d'effectuer de nouvelles observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude...) de cette galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de...) distante de quelque 4 milliards d'années lumière de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre...), au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en...) de laquelle cette explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette transformation s'effectue rapidement, plus la matière résultante se...) s'est produite. L'équipe a proposé un nouveau scénario explicatif de cet événement extraordinaire.

« Nous avons observé la source de lumière au cours des 10 mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) succédant à l'événement. Il est apparu que la probabilité qu'il s'agisse d'une supernova (Une supernova est l'ensemble des phénomènes conséquents à l'explosion d'une étoile, qui s'accompagne d'une augmentation brève mais fantastiquement grande de sa...) extrêmement brillante est très faible. Nos résultats suggèrent que cet événement résulte vraisemblablement de la dislocation d'une étoile de faible masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution...) par un trou noir supermassif (En astrophysique, un trou noir supermassif est un trou noir dont la masse est d'environ un million à un milliard de masses solaires. C'est le type de trou noir le plus grand, après le -- encore hypothétique -- trou...) en rotation rapide », explique Giorgos Leloudas.

Dans ce scénario, l'attraction gravitationnelle d'une intensité extrême qu'exerce un trou noir supermassif situé au centre de la galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir...) hôte a provoqué la dislocation de l'étoile de type Soleil (Soleils est une association à but humanitaire implantée sur le campus de Supélec (École Supérieure d'Electricité).) qui s'en est trop approchée - un phénomène baptisé perturbation de marée qui, à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons...), n'a fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut...) que d'une dizaine d'observations. Au cours de ce processus, l'étoile a été transformée en spaghetti, les collisions entre les débris ainsi que la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) libérée lors de l'accrétion ont généré un sursaut de lumière. L'événement a ainsi pris l'aspect d'une explosion en supernova particulièrement intense, bien que l'étoile en question ne soit pas dotée d'une masse suffisante pour exploser en supernova.

L'équipe a basé ses nouvelles conclusions sur des observations effectuées au moyen de divers télescopes - opérant depuis le sol pour certains, depuis l'espace pour d'autres. Parmi ces instruments figurent le Very Large Telescope (VLT) de l'Observatoire de Paranal de l'ESO, le New Technology Telescope (NTT) installé à l'Observatoire de La Silla de l'ESO, et le Télescope Spatial Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la Terre toutes les 100 minutes. Il...) du consortium NASA/ESA (1). Les observations avec le NTT ont été menées dans le cadre du Sondage Spectroscopique Public des Objets Transitoires de l'ESO (PESSTO).

« Certains éléments, totalement indépendants des observations, plaident en faveur d'une perturbation de marée plutôt que d'une supernova super lumineuse » ajoute Morgan Fraser de l'Université de Cambridge au Royaume-Uni (aujourd'hui à l'University College de Dublin en Irlande), co-auteur de cette étude.

Les données ont notamment révélé la succession de trois phases distinctes au cours des 10 mois d'observations de suivi. En outre, ces données semblent en meilleure adéquation avec la survenue d'une perturbation de marée qu'avec l'explosion d'une supernova super lumineuse. La détection d'un sursaut ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des rayons X.) ainsi que l'augmentation de température rendent un peu moins probable un événement de type supernova. Enfin, la localisation même de l'événement - une galaxie rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.), massive (Le mot massif peut être employé comme :) et passive - n'est pas propice à une explosion en supernova super lumineuse, qui généralement se produit au sein de galaxies naines de couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) bleue, caractérisées par un taux de formation stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90 espèces réparties à travers le monde.) élevé.

Bien que l'équipe considère peu plausible toute origine de type supernova, elle n'écarte pas la possibilité que l'événement résulte d'un phénomène autre que la classique perturbation de marée. Nicholas Stone de l'Université Columbia aux Etats-Unis, membre de l'équipe, précise: « La perturbation de marée que nous suggérons ne vaut que si le trou noir (Le Trou noir (The Black Hole) est un film de science-fiction réalisé par Gary Nelson, produit par la Walt Disney Pictures et sorti en 1979. L'histoire est inspiré du roman Vingt mille lieues sous...) supermassif est en rotation. Nous soutenons que l'événement ASASSN-15lh résulte d'une perturbation de marée générée par un type de trou noir très particulier. »

Considérant la masse de la galaxie hôte, le trou noir central supermassif doit peser quelque cent millions de Soleils. En temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) normal, un trou noir de cette masse ne peut disloquer une étoile située à l'extérieur de son horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline en physique, philosophie, littérature, et bien d'autres domaines :) des événements - frontière en deçà de laquelle rien n'échappe à son attraction gravitationnelle. Toutefois, si ce trou noir est doté d'une vitesse (On distingue :) de rotation élevée - il fait alors partie des trous noirs de type Kerr, la situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il inscrit un lieu dans un cadre plus général afin de le...) est différente. Cette limite ne s'applique plus.

"L'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être...) des données collectées ne nous permet pas d'affirmer avec certitude que l'événement baptisé ASASSN-15lh consistait en une perturbation de marée » conclut Giorgos Leloudas. « Toutefois, cette explication est de loin la plus plausible ».

Notes

(1) En complément des données issues du Very Large Telescope de l'ESO, du New Technology Telescope de l'ESO et du Télescope Spatial Hubble du consortium NASA/ESA, l'équipe a utilisé les résultats d'observations des télescopes suivants : - Las Cumbres Observatory Global Telescope (LCOGT), - Australia Telescope Compact Array, - ESA's XMM-Newton, - Wide-Field Spectrograph (WiFeS) , - Magellan Telescope.


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Source: ESO