Les trous noirs supermassifs sont des monstres. Des ogres qui résident généralement au cœur des galaxies où ils peuvent se repaître d'une abondance d'étoiles.

Toutefois, il existe aussi des trous noirs « orphelins », qui errent en périphérie des galaxies. Comme leurs cousins, ils aiment dévorer les étoiles qui passent dans leur voisinage gravitationnel. Cela arrive moins souvent. Et les astronomes n'avaient encore jamais pu l'observer.

Jusqu'à aujourd'hui.

Une équipe de l'université du Maryland (États-Unis) et du Goddard Space Flight Center de la Nasa détaille, dans The Astrophysical Journal Letters, une technique nouvelle qui pourrait permettre de dénicher d'autres trous noirs supermassifs errant alors qu'ils déchiquettent une étoile.

Quand l’IA déniche un trou noir là où on ne l’attendait pas

Chaque nuit, le Zwicky Transient Facility (ZTF) de l'Observatoire Palomar (États-Unis) enregistre un demi-million de flashs en provenance de l'Univers. Parmi eux, sans doute, quelques-uns émis par des étoiles subissant l'assaut d'un trou noir supermassif. Pour faire le tri, les chercheurs ont développé un algorithme d'intelligence artificielle capable d'identifier automatiquement les éclats qui ressemblent à ceux que les astronomes qualifient d'« événement de rupture par effet de marée ». En d'autres mots, ces moments où, sous l'effet de gravité exercée par le trou noir, l'étoile part en lambeaux.

L'événement qui nous intéresse a été enregistré pour la première fois il y a plusieurs mois : un accroissement inhabituel de luminosité dans une galaxie située à environ 750 millions d'années-lumière de notre Système solaire. Pendant quelques temps, le flash a éclipsé l'ensemble de sa galaxie hôte dans le domaine de l'ultraviolet, rayonnant temporairement avec une intensité équivalente à celle de quelque 10 milliards de soleils. À l'origine, un trou noir d'une masse environ un million de fois supérieure à celle du Soleil.

La galaxie WISEA J014656.04-152214.7 est située à environ 750 millions d’années-lumière de notre Terre, dans la constellation de la Baleine, ici avant et après la détection d’un événement de rupture par effet de marée à sa périphérie. © Lowell Discovery Telescope, Legacy Survey, Robert Stein

Un monstre à 30 000 années-lumière du centre de sa galaxie

Les astronomes ont multiplié les observations, avec différents instruments. Ils ont ainsi pu déterminer que le signal émettait une chaleur intense. De l'ordre de 30 000 °C. Et que l'événement s'était produit à plus de 30 000 années-lumière du centre d'une galaxie.

Pourtant, malgré la localisation inédite de l'événement en périphérie d'une galaxie, les chercheurs sont affirmatifs : le flash correspond bien à un événement de rupture par effet de marée.

Et les astronomes ont leur petite idée de la façon dont ce trou noir supermassif est arrivé là. À la suite d'une collision galactique. Soit après la fusion de trois galaxies et l'éjection du plus léger de leur trou noir central. Soit de la fusion en cours de la galaxie principale avec une galaxie naine. Pour conclure, il faudra encore quelques observations supplémentaires.

En attendant, les scientifiques comptent bien utiliser cette nouvelle méthode pour détecter des étoiles en cours de désintégration dans les données de l'observatoire Vera C. Rubin (Chili), récemment entré en service, ainsi que dans celles du futur télescope spatial Nancy Grace Roman (Nasa). Avec l'espoir de répondre à la question qui est désormais sur toutes les lèvres : combien y a-t-il de tels trous noirs errants dans l'Univers ?