Les astronomes ont, pour la première fois, observé une étoile massive s’effondrer directement dans un trou noir sans explosion de supernova, un résultat théorique auparavant considéré comme relativement courant mais rarement observé. La découverte, réalisée dans la galaxie d’Andromède (M31), remet en question la compréhension conventionnelle de la mort stellaire et suggère que de nombreux événements de ce type pourraient passer inaperçus.
La disparition inattendue
En 2014, l’explorateur NEOWISE (Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer) de la NASA a détecté une étoile supergéante, désormais désignée M31-2014-DS1, s’éclairant dans la lumière infrarouge. Des années plus tard, une équipe dirigée par Kishalay De de l’Université de Columbia a réexaminé les données d’archives NEOWISE et a découvert que l’étoile n’avait pas seulement disparu, mais avait disparu. En deux ans, la luminosité de l’étoile dans l’infrarouge moyen a augmenté de 50 %, puis s’est rapidement atténuée, pour finalement devenir indétectable à la lumière optique d’ici 2023.
Ce n’est pas seulement une étoile qui s’estompe ; c’est une disparition confirmée. Les observations du télescope spatial Hubble en 2022 n’ont également rien montré en lumière visible, avec seulement une faible source proche infrarouge détectée lors de la spectroscopie de suivi de l’observatoire Keck. La décoloration a été dramatique : une diminution de 100 fois de la luminosité optique entre 2016 et 2019.
Pourquoi c’est important : repenser l’évolution stellaire
Le modèle standard prédit que des étoiles de cette taille (environ 13 masses solaires au départ, réduites à 5 par les vents stellaires) devraient exploser en supernovae. L’échec de cette démarche suggère que certaines étoiles s’effondrent directement dans des trous noirs, et ce processus pourrait être plus fréquent qu’on ne le pensait auparavant. Cette découverte implique que l’inventaire des morts stellaires dans l’univers est incomplet et que de nombreux trous noirs se forment silencieusement, sans être détectés par les enquêtes actuelles.
Le mécanisme à l’origine de cet effondrement repose sur les neutrinos. Lorsqu’une étoile massive épuise son carburant, son noyau s’effondre, libérant des neutrinos. Ces particules peuvent générer des ondes de choc qui déclenchent une explosion de supernova ou, si elles sont suffisamment faibles, permettent aux couches externes de l’étoile de tomber vers l’intérieur, formant un trou noir sans l’éclair brillant d’une supernova.
Un deuxième candidat : N6946-BH1
Ce n’est pas un cas isolé. Un candidat similaire, N6946-BH1, dans la galaxie NGC 6946 (à 25 millions d’années-lumière), a été observé en 2010. Cependant, en raison de sa plus grande distance, les données pour N6946-BH1 sont moins précises. L’observation d’Andromède fournit des preuves plus solides et valide l’existence de ces « supernovae ratées ».
La recherche continue : perspectives d’avenir
Trouver ces trous noirs à effondrement direct est un défi. Les supernovae sont faciles à repérer ; ils éclipsent des galaxies entières pendant des semaines. Les effondrements directs sont toutefois subtils et nécessitent une analyse minutieuse des données d’archives. La découverte de M31-2014-DS1 met en évidence la quantité d’informations cachées qui se trouvent dans les archives astronomiques existantes.
Le prochain observatoire Vera Rubin, avec son enquête sur l’espace et le temps qui s’étale sur une décennie, a le potentiel de découvrir bien d’autres de ces événements. D’ici là, les astronomes continueront à passer au crible les données existantes, dans l’espoir de trouver d’autres étoiles qui sont discrètement tombées dans l’oubli.
“C’est un choc de savoir qu’une étoile massive a pratiquement disparu (et est morte) sans explosion et que personne ne l’a remarquée pendant plus de cinq ans”, déclare l’auteur principal Kishalay De. “Cela a un impact réel sur notre compréhension de l’inventaire des morts massives d’étoiles dans l’univers.”
