Les trous noirs présentent un paradoxe fascinant : bien qu’invisibles par nature, ils figurent parmi les objets les plus lumineux de l’Univers. Lorsqu’une étoile s’approche trop près, les forces de marée la déchirent en morceau. La moitié du gaz est expulsée vers l’extérieur tandis que le reste forme un disque d’accrétion en forme de Frisbee autour du trou noir. Ce disque instable génère un spectacle lumineux impressionnant à travers des collisions violentes et des frictions intenses.
De tels événements demeurent exceptionnels : le trou noir au centre de la Voie lactée engloutit environ une étoile tous les millions d’années. Cependant, lorsqu’une telle catastrophe survient, elle libère une quantité d’énergie colossal visible à des milliards d’années-lumière. Ces éruptions ressemblent à des explosions de supernova, mais s’en distinguent par leur localisation au cœur des galaxies et par leurs signatures spectrales révélant une abondance d’hydrogène.
Durant des décennies, les astronomes ont cru que le spectacle lumineux marquait la fin de l’histoire. Récemment, des observations sur cinq années ont dévoilé un chapitre surprenant : certains trous noirs présentent une sorte d’indigestion cosmique en regorggeant de matière années après avoir déchiqueté l’étoile initiale. Près de la moitié des trous noirs observés se rallument en ondes radio longtemps après leur accalmie, produisant ce que les scientifiques appellent un « reflux cosmique ».
Les trous noirs supermassifs habitent le centre des galaxies géantes, possédant une masse atteignant plusieurs milliards de fois celle du Soleil. Leur horizon des événements peut s’étendre au-delà de la distance Soleil-Pluton. Paradoxalement, la densité moyenne des plus grands trous noirs reste inférieure à celle de l’eau, mais leur compacité extrême génère une attraction gravitationnelle dévastatrice. Le trou noir Sagittarius A*, situé à 27 000 années-lumière, possède une masse quatre millions de fois supérieure au Soleil.
Lors de la dislocation d’une étoile, un processus appelé « spaghettification » étire l’astre jusqu’à le transformer en un long filament de matière. L’étoile, qui aurait pu brûler pendant des milliards d’années, s’éteint en quelques heures. Une partie de la matière s’échappe définitivement tandis que le reste s’organise en disque d’accrétion autour du trou noir, produisant une éruption lumineuse soudaine et intense.
Les astronomes découvrent environ une douzaine de nouveaux événements par an. Ces dislocations permettent d’observer un processus unique : une petite quantité de matière très dense injectée d’un coup dans le trou noir. À la différence des noyaux actifs de galaxies qui consomment continuellement du gaz pendant des années, ces événements demeurent ponctuels et isolés, offrant une fenêtre privilégiée sur la physique extrême.
Lorsqu’une dislocation est détectée, les radioastronomes braquent leurs télescopes pour tracer les émissions radio provenant du flux sortant de matière et d’énergie s’échappant du disque d’accrétion. Ces ondes radio naissent des électrons spiralant dans les champs magnétiques du flux. Cette radiation révèle la vitesse d’éjection, l’énergie libérée, l’intensité des champs magnétiques et la densité des nuages traversés, offrant un accès unique à l’environnement immédiat d’un trou noir dormant.
La majorité de la matière expulsée se déplace à moins de 10 % de la vitesse de la lumière, classée comme non relativiste. Cependant, une fraction minoritaire se concentre en jets lancés à des vitesses proches de celle de la lumière, nécessitant l’application des lois de la relativité restreinte. Swift J1644+57, détecté en 2011, marqua la première observation d’un flux relativiste lors d’une dislocation. Ce jet s’éteignit soudainement après dix-huit mois, suggérant un mécanisme de création et d’extinction encore incompris.
Les scientifiques présumaient initialement un scénario simple : intense activité pendant quelques mois, puis silence permanent. Comme le temps d’observation des radiotélescopes reste limité, l’abandon du suivi semblait logique. Cette hypothèse raisonnable s’avéra toutefois erronée lors d’une découverte extraordinaire impliquant un trou noir redevenu silencieux. Une équipe de chercheurs observa à nouveau en radio un trou noir dormant et détecta une source inattendue, révélant un phénomène inexpliqué survenant bien après le repas initial.
En analysant plus de vingt trous noirs ayant initialement brillé en lumière visible lors de dislocations, les chercheurs suivirent ces objets en radio pendant les années suivantes. Dix d’entre eux se rallumèrent en ondes radio, confirmant la fréquence du phénomène et posant de nouveaux défis à la compréhension de la physique des trous noirs. L’émission radio ne s’accompagnait d’aucune nouvelle flambée optique ni d’émission en rayons X, excluant l’hypothèse d’un nouveau repas ou d’un changement significatif dans l’accrétion.
Les données actuelles indiquent que ces éruptions tardives ressemblent à des flux non relativistes ordinaires survenant beaucoup plus tard que prévu. L’environnement de ces trous noirs présente une densité gazeuse similaire à celle de la Voie lactée, dénué de particularités. Cette normalité environnementale rend le phénomène encore plus énigmatique, suggérant que le mécanisme réside dans la dynamique du disque d’accrétion lui-même.
Plusieurs théories tentent d’expliquer ces reflux tardifs. Le gaz disloqué pourrait former le disque d’accrétion beaucoup plus lentement que supposé. Les trous noirs pourraient générer des fluctuations de densité inhabituelles dans leur environnement. Des nuages de poussière en interaction ou un cocon de matière retardant l’émergence du signal radio constituent d’autres hypothèses. Aucune théorie n’a encore triomphé, rendant le mystère persistant.
AT2018hyz, surnommé affectueusement « Jetty », s’avère exceptionnelle parmi tous les événements observés. Sa luminosité a augmenté continûment depuis sa découverte, atteignant environ quarante fois son intensité initiale. Deux explications rivalisent : soit Jetty expulsa un flux légèrement relativiste environ deux ans après sa dislocation, voyageant à un tiers de la vitesse de la lumière. Soit, plus incroyablement, un jet relativiste extrêmement énergique fut propulsé perpendiculairement à notre ligne de mire, devenant visible qu’après s’être élargi avec le temps.
Pour résoudre ce dilemme, les chercheurs étudient Jetty via l’interférométrie à très longue base, reliant des radiotélescopes d’Amérique du Nord et d’Europe pour créer un instrument virtuel géant. Cette technique devrait permettre de discerner directement la matière s’échappant du trou noir, malgré la distance de centaines de millions d’années-lumière. L’analyse des données initiales demeure délicate et continue.
L’observatoire Vera C. Rubin, entré en service récemment, scrutera l’ensemble du ciel chaque nuit, découvrant environ mille nouveaux trous noirs voraces par an. Le télescope spatial Nancy-Grace-Roman, prévu pour 2027, offrira une clarté équivalente à Hubble mais avec un champ de vision cent fois plus large, révélant des centaines de dislocations stellaires annuelles. Cette avalanche de données transformera notre compréhension des trous noirs.
Le hasard a permis un aperçu inattendu des festins galactiques, événements fréquents dans l’Univers. Avec de la chance, les scientifiques pourront explorer systématiquement les secrets de la digestion problématique des trous noirs, dévoilant les processus cachés dans les environnements les plus extrêmes de l’Univers.
