NGC 1399, une galaxie elliptique située à environ 65 millions d'années-lumière de la Terre. Crédit: NASA, Chandra

Un reste stellaire dense a été déchiré par un trou noir mille fois plus massif que le Soleil. Si elle était confirmée, cette découverte serait un double jeu cosmique: ce serait une preuve solide d'un trou noir de masse intermédiaire - qui a été un sujet très débattu - et marquerait la première fois qu'un tel trou noir a été surpris en train de déchirer une étoile. Les scientifiques pensent qu'une mystérieuse émission de rayons X intense, appelée «source de rayons X ultralumineux» ou ULX est responsable de la destruction. "Les astronomes ont fait des arguments pour que les étoiles soient déchirées par des trous noirs supermassifs dans les centres des galaxies auparavant, mais c'est la première bonne preuve d'un tel événement dans un amas globulaire", a déclaré Jimmy Irwin de l'Université de l'Alabama, qui a dirigé le étude.

Les nouveaux résultats proviennent de l'observatoire aux rayons X de Chandra et du télescope Magellan, et ont été annoncés lors de la 215e réunion de l'American Astronomical Society aujourd'hui.

Le scénario est basé sur des observations de Chandra, qui ont révélé l'ULX dans un amas dense d'étoiles anciennes, et des observations optiques qui ont montré un mélange particulier d'éléments associés à l'émission de rayons X. Dans l'ensemble, on peut démontrer que l'émission de rayons X est produite par les débris d'une étoile naine blanche perturbée qui est chauffée lorsqu'elle tombe vers un énorme trou noir. L'émission optique provient de débris plus éloignés qui sont éclairés par ces rayons X.

L'intensité de l'émission de rayons X place la source dans la catégorie, ce qui signifie qu'elle est plus lumineuse que toute source de rayons X stellaire connue, mais moins lumineuse que les sources de rayons X brillantes (noyaux galactiques actifs) associées aux trous noirs supermassifs dans les noyaux des galaxies. La nature des ULX est un mystère, mais une suggestion est que certains ULX sont des trous noirs avec des masses entre environ cent et plusieurs milliers de fois celle du Soleil, une gamme intermédiaire entre les trous noirs de masse stellaire et les trous noirs supermassifs situés dans les noyaux des galaxies.

Cet ULX se trouve dans un amas globulaire, NGC 1399, une galaxie elliptique située à environ 65 millions d'années-lumière de la Terre, qui est un très ancien et encombré d'étoiles. Les astronomes ont soupçonné que les amas globulaires pourraient contenir des trous noirs de masse intermédiaire, mais les preuves concluantes de cela ont été insaisissables.

Irwin et ses collègues ont obtenu des spectres optiques de l'objet à l'aide des télescopes Magellan I et II à Las Campanas, au Chili. Ces données révèlent l'émission d'un gaz riche en oxygène et en azote mais pas d'hydrogène, un ensemble rare de signaux provenant d'amas globulaires. Les conditions physiques déduites des spectres suggèrent que le gaz tourne autour d'un trou noir d'au moins 1 000 masses solaires. La quantité abondante d'oxygène et l'absence d'hydrogène indiquent que l'étoile détruite était une naine blanche, la phase finale d'une étoile de type solaire qui a brûlé son hydrogène laissant une forte concentration d'oxygène. L'azote vu dans le spectre optique reste une énigme.

"Nous pensons que ces signatures inhabituelles peuvent être expliquées par une naine blanche qui s'est éloignée trop près d'un trou noir et a été déchirée par les forces de marée extrêmes", a déclaré le co-auteur Joel Bregman de l'Université du Michigan.

Les travaux théoriques suggèrent que l'émission de rayons X induite par les perturbations de marée pourrait rester brillante pendant plus d'un siècle, mais elle devrait s'estomper avec le temps. Jusqu'à présent, l'équipe a observé une baisse de 35% des émissions de rayons X de 2000 à 2008.

Irwin a déclaré lors de la conférence de presse d’aujourd’hui qu’une nouvelle enquête qui vient de débuter cherchera des amas plus globulaires avec des sources de rayons X.

Sources: Chandra, réunion AAS