Dans une galaxie lointaine, un trou noir tire des jets de plasma grâce à une mystérieuse étoile en orbite

Elle est surveillée de très près par des équipes internationales d’astronomes. Ce trou noir supermassif est situé au cœur de la galaxie 1ES 1927+654, à environ 270 millions d’années-lumière, dans la constellation du Dragon, rapporte un article de la NASA.

En 2018, le trou noir a commencé à montrer des propriétés inhabituelles, notamment avec une forte éruption de lumière visible, ultraviolette et X. Depuis, Eileen Meyer ne l’a plus lâché. Le 13 janvier, cette professeure adjointe de l’Université du Maryland Baltimore County (UMBC) a pu présenter les résultats de son équipe dans la revue Les lettres du journal astrophysique. Après une période de calme, le trou noir est redevenu actif en 2023 avec une augmentation des rayons X et a depuis suscité l’intérêt de nombreux autres chercheurs à travers le monde. Leurs découvertes attribuent de nouveaux comportements au trou noir, comme un jet de plasma, ou encore des fluctuations des rayons X.

Jets de plasma détectés

Depuis 2023, cette équipe de chercheurs américains observe intensivement le trou noir à l’aide de plusieurs outils. Ils utilisent notamment un réseau de radiotélescopes appelé Very Long Baseline Array, qui combine les signaux de différentes antennes paraboliques situées dans tout le pays. Cela crée une sorte de caméra haute résolution capable de détecter des caractéristiques situées à moins d’une année-lumière dans la galaxie où se trouve le trou noir.

Les données radio collectées en février, avril et mai 2024 révèlent de nouveaux détails sur son activité : des jets de plasma, s’étendant de part et d’autre de l’axe du trou noir. Une autre observation concerne des variations extrêmement rapides des rayons X détectées entre juillet 2022 et mars 2024. »Pendant cette période, la luminosité des rayons X augmentait régulièrement et diminuait de 10 % toutes les quelques minutes. Ces changements (…) sont difficiles à détecter autour des trous noirs supermassifs et n’ont été observés jusqu’à présent que dans quelques systèmes.  » détaille la NASA.

Le coupable : un objet en orbite, probablement une naine blanche

Pour les chercheurs, il s’agissait alors de savoir ce qui avait pu provoquer ces fluctuations. « Ces oscillations peuvent être produites par un objet en orbite dans le disque d’accrétion du trou noir. » a déclaré Megan Masterson, doctorante au Massachusetts Institute of Technology (MIT) à Cambridge.

Les masses en orbite génèrent des ondulations dans l’espace-temps appelées ondes gravitationnelles. Ces ondes drainent l’énergie orbitale, rapprochant l’objet du trou noir, augmentant sa vitesse et raccourcissant sa période orbitale.

Mais alors pourquoi n’est-il pas tombé dans le trou noir ? Selon les chercheurs, cela s’explique par un phénomène intrigant : « Nous avons réalisé qu’à mesure que l’objet se rapprochait du trou noir, la forte attraction gravitationnelle du trou pouvait commencer à éloigner la matière de l’objet. Cette perte de masse pourrait compenser l’énergie évacuée par les ondes gravitationnelles, stoppant ainsi le mouvement de l’objet vers l’intérieur du trou noir. » explique Megan Masterson.

Plusieurs hypothèses ont alors été avancées sur la nature de cet objet. Selon les prédictions des astronomes, il pourrait s’agir d’une naine blanche de faible masse, née d’un résidu d’étoile et ayant approximativement la taille de la Terre. Si tel est le cas, les ondes gravitationnelles qu’il produit seront détectables par LISA (Laser Interferometer Space Antenna), une mission de l’Agence spatiale européenne (ESA) en partenariat avec la NASA, dont le lancement est prévu au cours de la prochaine décennie.