Une galaxie lointaine s’enflamme avec une étrange régularité, et les scientifiques ont découvert pourquoi

À peu près tous les 114 jours, environ une heure, une galaxie éloignée de 570 millions d’années-lumière brille comme un feu d’artifice. Depuis au moins 2014, nos observatoires ont enregistré ce comportement étrange. Maintenant, les astronomes rassemblent les pièces pour savoir pourquoi.

Au centre de la galaxie spirale, appelée ESO 253-G003, un trou noir supermassif orbite autour d’une étoile tous les 114 jours suffisamment près pour maculer une partie de son matériau, provoquant une lueur brillante de lumière. Plusieurs longueurs d’onde. Après cela, il s’éloigne et continue de survivre à sa prochaine proximité.

En raison de la régularité des éruptions, les astronomes ont appelé la galaxie «Old Faithful», comme Geyser dans le parc national de Yellowstone.

“Ce sont les éruptions multi-longueurs d’onde les plus attendues et les plus répétées que nous ayons vues depuis le cœur de la galaxie, et elles nous donnent une occasion unique d’étudier en détail cet ancien croyant en dehors de la galaxie”, Le premier auteur de l’étude, l’astronome Anna Payne, a déclaré De l’Université d’Hawaï à Manoa.

“Nous pensons qu’un trou noir supermassif au centre de la galaxie provoque des explosions car il consomme partiellement une étoile géante en orbite autour d’elle.”

Les éruptions ont été détectées pour la première fois en novembre 2014 et ont été capturées par le balayage automatisé de tout le ciel des supernovae (ASAS-SN). À cette époque, les astronomes pensaient que la luminosité était une supernova se produisant dans l’ESO 253-G003.

Mais en 2020, lorsque Payne examinait les données ASAS-SN sur l’ESO 253-G003, elle a trouvé une autre fusée éclairante sur le même site. Et un autre. Et un autre.

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Au total, il a identifié 17 brûleurs, espacés d’environ 114 jours. Ensuite, elle et son équipe ont prédit que la galaxie réapparaîtrait les 17 mai, 7 septembre et 26 décembre 2020 – et ils avaient raison.

Ils ont appelé l’allumage répété ASASSN-14ko, et ces prévisions précises signifiaient qu’ils étaient en mesure de prendre de nouvelles observations plus détaillées de la fusée éclairante de mai à l’aide du puissant télescope TESS de la NASA. Les observations antérieures d’autres outils ont également fourni des données sur une gamme de longueurs d’onde.

“TESS a fourni une image très complète de cette lueur particulière, mais en raison de la façon dont la mission dépeint le ciel, il ne peut pas tous les remarquer,” L’astronome Patrick Vallely a déclaré De l’Université d’État de l’Ohio. “ASAS-SN recueille moins de détails sur les explosions individuelles, mais fournit une base de référence plus longue, ce qui est important dans ce cas. Les deux questionnaires se complètent.”

Mais la supernova ne s’enflamme qu’une seule fois, puis elle s’estompe, car un tel événement détruit l’étoile d’origine; Donc, quelle que soit la cause du flash de lumière dans les longueurs d’onde UV et X doit être autre chose.

Un trou noir supermassif émettant des fusées éclairantes régulières alors qu’il grignote une étoile en orbite autour de lui dont personne n’a entendu parler – dont l’un a été identifié l’année dernière, dans un programme d’allumage de neuf heures – mais le cas n’était pas si simple avec ESO 253-G003.

En effet, ESO 253-G003 sont en fait deux galaxies en phase finale de consolidation, ce qui signifie qu’il devrait y avoir deux supergalaxies. trous noirs Au milieu de celui-ci.

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Des recherches récentes ont montré que deux trous noirs interagissants supermassifs peuvent provoquer des inflammations répétées, mais les objets au centre de l’ESO 253-G003 sont considérés comme trop éloignés pour réagir de cette manière.

Une autre possibilité a été soulevée: une étoile brisant un disque cumulatif de matière en orbite et alimentant un trou noir. Cela aurait dû être exclu également. Lorsque l’étoile a brisé le disque à différents endroits et angles, les formes des fusées auraient dû être différentes – mais les observations ont montré que les fusées de l’ESO 253-G003 étaient très identiques.

Une troisième possibilité est la perturbation partielle fréquente des marées, dans laquelle un corps massif plus grand dépouille à plusieurs reprises le matériau d’un objet orbital plus petit.

Si l’étoile était sur une orbite excentrique pendant 114 jours autour du trou noir, sa proximité, ou périhélie, pourrait la voir déviée suffisamment près pour enlever le matériau avant qu’il ne s’envole à nouveau.

Lorsque ce matériau atteint le disque d’accrétion, il produit une lueur. C’est ce qui semble se produire.

Avec ce scénario à l’esprit, l’équipe a analysé les observations. Ils ont analysé la courbe de lumière pour chaque éruption, et l’ont également comparée à d’autres événements connus de perturbation des marées de trous noirs. Ils ont déterminé que l’étoile était très probablement en orbite autour d’un trou noir supermassif de 78 millions de masses solaires.

A chaque approche, l’étoile perdrait environ 0,3% de la masse du Soleil – environ trois planètes – devant le trou noir ce qui suffirait à provoquer les éruptions observées tout en permettant à l’étoile de vivre.

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“Si une étoile géante avec une coquille bombée erre près, mais pas très près, sur une très longue orbite, alors un trou noir peut voler du matériel externe sans déchirer l’étoile.” L’astronome Benjamin Shabi a déclaré De l’Institut d’astronomie de l’Université d’Hawaï. “Dans ce cas, l’étoile géante reviendra encore et encore jusqu’à ce que l’étoile soit épuisée.”

On ne sait pas combien de temps l’étoile et le trou noir ont duré pour maintenir cette danse, ce qui rend difficile de calculer combien de temps l’étoile est restée. Mais l’équipe a prévu quand les deux prochaines fusées éclairantes sont attendues – en avril et août de cette année – et prévoit de prendre plus de notes.

Il représente une opportunité extrêmement rare de comprendre l’accumulation massive d’un trou noir.

“En général, nous voulons vraiment comprendre les propriétés de ces trous noirs et comment ils se développent”, L’astronome Chris Stanek a déclaré De l’Université d’État de l’Ohio. “Être capable de prédire exactement le moment du prochain épisode nous permet de prendre des données que nous ne pourrions pas prendre autrement, et nous prenons en fait de telles données.”

La recherche a été présentée dans La 237e réunion de l’American Astronomical Society. Il sera également soumis à Le journal astrophysique, Et disponible sur arXiv.

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