Les astronomes ont, pour la première fois, observé directement une étoile massive s’effondrer dans un trou noir sans explosion de supernova – un phénomène longtemps hypothétique maintenant confirmé par les données d’archives de la mission NEOWISE de la NASA et les observations de suivi. Cette découverte remet en question les hypothèses antérieures sur la mort explosive inévitable des étoiles supergéantes et fournit des informations cruciales sur la formation des trous noirs.
L’étoile disparue : M31-2014-DS1
L’étoile, désignée M31-2014-DS1, était située dans la galaxie voisine d’Andromède. Entre 2017 et 2022, elle a subi une atténuation spectaculaire et soutenue, s’estompant d’un facteur 10 000 en lumière visible et 10 fois en émissions totales. Contrairement aux supernovae typiques, qui brillent intensément avant de disparaître, cette étoile a tout simplement disparu de la vue. Des observations ultérieures avec le télescope spatial Hubble et des observatoires au sol n’ont révélé qu’un faible vestige rouge, fortement enveloppé de poussière – un écho fantomatique de son ancien éclat.
Ceci est significatif car cela suggère que toutes les étoiles massives ne terminent pas leur vie dans des explosions spectaculaires. Au lieu de cela, certaines s’effondrent directement dans des trous noirs, un processus précédemment théorisé mais rarement observé.
Supernovae ratées et rôle de la convection
L’équipe de recherche, dirigée par Kishalay De de l’Université de Columbia, a identifié une autre étoile, NGC 6946-BH1, présentant un schéma similaire. Cela a conduit à une compréhension clé : les couches externes de l’étoile ne sont pas tombées immédiatement vers l’intérieur. Au lieu de cela, la convection – le mouvement des gaz chauds et froids au sein de l’étoile – a joué un rôle essentiel.
L’effondrement du noyau n’a pas déclenché de supernova car la convection interne de l’étoile a empêché les couches externes d’imploser immédiatement. Les gaz en mouvement rapide ont formé un disque en rotation autour du trou noir naissant, accrétant lentement de la matière sur des décennies plutôt que des mois. Ce processus crée un éclaircissement infrarouge observable dû à la formation de poussière, qui persiste longtemps après la disparition de l’étoile.
Implications pour la formation de trous noirs
Cette découverte a des implications plus larges pour la compréhension de l’évolution stellaire et de la démographie des trous noirs. Cette découverte suggère que le sort des étoiles massives n’est pas prédéterminé. Les étoiles ayant des masses similaires peuvent soit exploser sous forme de supernovae, soit s’effondrer directement en trous noirs, en fonction de dynamiques internes complexes impliquant la gravité, la pression des gaz et les ondes de choc.
“La disparition spectaculaire et soutenue de cette étoile est très inhabituelle et suggère qu’une supernova ne s’est pas produite, conduisant à l’effondrement du noyau de l’étoile directement dans un trou noir”, a déclaré le Dr De. Le taux d’accrétion plus lent provoqué par les matériaux convectifs signifie également que les trous noirs qui en résultent peuvent être détectables pendant des périodes plus longues qu’on ne le pensait auparavant.
Les résultats, publiés dans la revue Science, représentent une étape cruciale dans notre compréhension de la formation des trous noirs. En observant directement ce processus, les astronomes peuvent affiner leurs modèles et mieux prédire la population de trous noirs de masse stellaire dans les galaxies au-delà de la nôtre.
L’étude souligne que l’univers est bien plus nuancé qu’on ne le croyait – même la mort des étoiles peut défier les attentes.
