Les astronomes surveillant une explosion de supernovae dans la galaxie voisine M83 ont plutôt assisté à une explosion prodigieuse d'un autre type: une nouvelle source de rayons X ultralumineux, ou ULX. Dans ce que les scientifiques appellent une «explosion extraordinaire», l'ULX du M83 a augmenté la luminosité des rayons X d'au moins 3 000 fois, l'un des plus grands changements de rayons X jamais vus pour ce type d'objet.
"Le torchage de cet ULX nous a pris par surprise et était un signe certain que nous avions découvert quelque chose de nouveau sur la façon dont les trous noirs se développent", a déclaré Roberto Soria de l'Université Curtin en Australie, qui a dirigé la nouvelle étude.
Les chercheurs disent que cette explosion fournit une preuve directe d'une population de vieux trous noirs stellaires volatils et donne un nouvel aperçu de la nature d'une mystérieuse classe de trous noirs qui peuvent produire autant d'énergie dans les rayons X qu'un million de soleils rayonnent à toutes les longueurs d'onde .
L'astrophysicien Bill Blair de l'Université Johns Hopkins, écrivant dans le blog de Chandra, «Une chose drôle s'est produite en attendant la prochaine supernova dans M83», a déclaré cette galaxie, également connue sous le nom de Southern Pinwheel Galaxy, «est un incroyable cadeau de la nature. À 15 millions d'années-lumière, c'est en fait l'une des galaxies les plus proches (seulement 7 à 8 fois plus éloignées que la galaxie d'Andromède), mais elle apparaît presque exactement de face, donnant aux terriens une vue fantastique sur ses magnifiques bras spiraux et noyau actif formant des étoiles. "
M83 a généré six supernovas observées depuis 1923, mais la dernière vue remonte à 1983. «Nous sommes en retard pour une nouvelle supernova!» Écrivit Blair.
Ainsi, de nombreux astronomes ont observé M83, espérant repérer une nouvelle supernova, mais ont plutôt vu un bond spectaculaire de la luminosité des rayons X, qui, selon les chercheurs, s'est probablement produit en raison d'une augmentation soudaine de la quantité de matière tombant dans le noir. trou.
Un ULX peut émettre plus de rayons X que la plupart des systèmes binaires «normaux» dans lesquels une étoile compagnon est en orbite autour d'une étoile à neutrons ou d'un trou noir. L'émission de rayons X surdimensionnée suggère que les ULX contiennent des trous noirs qui pourraient être beaucoup plus massifs que ceux trouvés ailleurs dans notre galaxie.
Les étoiles compagnes des ULX, lorsqu'elles sont identifiées, sont généralement des étoiles jeunes et massives, ce qui implique que leurs trous noirs sont également jeunes. Les dernières recherches, cependant, fournissent des preuves directes que les ULX peuvent contenir des trous noirs beaucoup plus anciens et certaines sources peuvent avoir été identifiées à tort comme étant jeunes.
Les observations de M83 ont été faites sur une période de plusieurs années avec Chandra. Aucun signe de l'ULX n'a été trouvé dans les images radiographiques historiques réalisées avec l'observatoire Einstein en 1980, le ROSAT en 1994, le XMM-Newton de l'Agence spatiale européenne en 2003 et 2008, l'observatoire Swift de la NASA en 2005, les observations du télescope Magellan en avril 2009 ou dans une image Hubble obtenue en août 2009.
Mais en 2011, Soria et ses collègues ont utilisé des images optiques de l'observatoire Gemini et du télescope spatial Hubble de la NASA et ont vu une source bleu vif à la position de la source de rayons X.
L'absence de source bleue dans les images précédentes indique que l'étoile compagnon du trou noir est plus faible, plus rouge et a une masse beaucoup plus faible que la plupart des compagnons qui étaient auparavant directement liés aux ULX. L'émission optique bleu vif observée en 2011 a dû être causée par une accumulation dramatique de plus de matériel de l'étoile compagnon.
"Si l'ULX n'avait été observé que lors de son pic d'émission de rayons X en 2010, le système aurait facilement pu être confondu avec un trou noir avec un compagnon stellaire massif et beaucoup plus jeune, âgé d'environ 10 à 20 millions d'années", a déclaré le co -auteur Blair.
Le compagnon du trou noir dans M83 est probablement une étoile géante rouge d'au moins 500 millions d'années, avec une masse inférieure à quatre fois celle du soleil. Les modèles théoriques de l'évolution des étoiles suggèrent que le trou noir devrait être presque aussi vieux que son compagnon.
Un autre ULX contenant un vieux trou noir volatil a récemment été découvert dans la galaxie d'Andromède par une équipe dirigée par Amanpreet Kaur de l'Université de Clemson, publié dans le numéro de février 2012 d'Astronomy and Astrophysics. Matthew Middleton et ses collègues de l'Université de Durham ont rapporté plus d'informations dans le numéro de mars 2012 des avis mensuels de la Royal Astronomical Society. Ils ont utilisé des données de Chandra, XMM-Newton et HST pour montrer que l'ULX est très variable et que son compagnon est une vieille étoile rouge.
"Avec ces deux objets, il devient clair qu'il existe deux classes d'ULX, l'une contenant des trous noirs jeunes et en croissance constante et l'autre contenant de vieux trous noirs qui poussent de manière irrégulière", a déclaré Kip Kuntz, co-auteur du nouveau document M83, également de l'Université Johns Hopkins. "Nous avons eu la chance d'observer l'objet M83 au bon moment pour faire la comparaison avant et après."
Un article décrivant ces résultats paraîtra dans le numéro du 10 mai de The Astrophysical Journal.
Sources: NASA, Chandra Blog
