Un trou noir supermassif vagabond se déplaçant loin du centre de sa galaxie aurait révélé sa présence en déchirant une étoile passée trop près.
En juin 2023, des télescopes ont repéré une lumière nouvelle dans une galaxie lointaine. L'éclat, baptisé TDE 2023mfm, a augmenté puis diminué au fil des semaines. Les astronomes ont poursuivi les observations avec plusieurs instruments, dont le télescope spatial Hubble, pour comprendre ce qui avait provoqué cette brusque apparition.
Six étapes illustrées de la destruction d’une étoile par un trou noir : passage près du trou noir, étirement, fragmentation, accumulation de matière et émission lumineuse. Ce dessin représente l’événement AT2024tvd, distinct de TDE 2023mfm.
Illustration : NASA, ESA, STScI, Ralf Crawford.
Le scénario le plus probable est celui d'une étoile passée trop près d'un trou noir. Sa gravité aurait tiré beaucoup plus fortement sur la partie de l'étoile la plus proche de lui, jusqu'à la déchirer. Une partie de la matière arrachée aurait alors tourné autour du trou noir en s'échauffant, produisant une lumière intense.
Mais l'endroit d'où venait cette lumière a surpris les chercheurs. Les trous noirs les plus massifs se trouvent généralement au centre des galaxies. Or ce phénomène s'est produit à environ 3 500 années-lumière du centre de la sienne, en distance apparente sur le ciel. Des observations plus précises ont confirmé ce décalage.
Les astronomes en déduisent la présence probable d'un trou noir pesant quelques millions de fois la masse du Soleil. Il serait donc bien plus massif qu'un trou noir né de l'effondrement d'une étoile, sans pour autant être installé au centre de sa galaxie.
D'où pourrait-il venir ? Une possibilité est qu'il ait appartenu à une petite galaxie, absorbée autrefois par une plus grande. La plupart de ses étoiles auraient été dispersées au cours de cette rencontre, mais son trou noir serait resté à l'écart du centre, peut-être accompagné de quelques étoiles.
Les images prises par Hubble apportent un indice : une faible lumière reste visible à l'endroit de l'événement, longtemps après son éclat initial. Elle pourrait provenir d'un groupe d'étoiles entourant le trou noir, voire des restes de son ancienne galaxie. Les observations ne permettent pas encore de trancher.
Les chercheurs ont aussi détecté des ondes radio apparues au moins un an après le premier signal lumineux. Elles pourraient être produites par de la matière projetée vers l'extérieur après la destruction de l'étoile. Là encore, leur origine exacte doit être vérifiée.
Ce trou noir n'est donc pas forcément en train de quitter sa galaxie : « vagabond » signifie ici qu'il se trouve loin de son centre. L'étude, publiée pour l'instant sous forme de prépublication, doit encore être examinée par d'autres scientifiques. Elle montre surtout comment la disparition d'une étoile peut révéler un objet autrement presque invisible.