IA: Nouveau Type de Supernova Né d'une Collision Étoile-Trou Noir

Une découverte astronomique révolutionnaire, rendue possible par un système d’intelligence artificielle similaire à un moteur de recommandation musicale, a dévoilé ce qui pourrait être une classe entièrement nouvelle de supernova. Cette explosion céleste, observée en juillet 2023 et désignée SN 2023zkd, semble être la disparition dramatique d’une étoile colossale tentant potentiellement d’engloutir un trou noir proche.

La supernova a été initialement détectée par le Zwicky Transient Facility, une étude complète du ciel opérant depuis l’Observatoire Palomar en Californie. Il est crucial de noter que cette détection n’était pas accidentelle. L’installation Zwicky a été spécifiquement dirigée vers l’événement par un algorithme avancé nommé Lightcurve Anomaly Identification and Similarity Search (LAISS). Cette IA, remarquablement modélisée sur les mêmes principes que le système de recommandation musicale de Spotify, excelle à trier d’énormes quantités de données astronomiques pour identifier des activités inhabituelles dans le ciel nocturne, tout comme Spotify suggère de nouvelles chansons basées sur les habitudes d’écoute d’un utilisateur.

La détection précoce des supernovae est primordiale pour les scientifiques qui visent à comprendre leur cycle de vie complet — de leur genèse explosive à leur extinction éventuelle. Dans ce cas, LAISS a signalé des éclaircissements inhabituels dans la signature lumineuse de l’étoile des mois avant l’explosion réelle, selon les co-auteurs principaux de l’étude, Alex Gagliano, chercheur postdoctoral à l’Institute For AI and Fundamental Interactions, et Ashley Villar, chercheuse en supernovae et professeure adjointe au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Cette alerte opportune a permis à un réseau de grands observatoires de pointer leurs instruments vers l’événement naissant, capturant une riche mosaïque de données à travers un large spectre de longueurs d’onde lumineuses.

Les astronomes ont proposé plusieurs théories sur ce qui s’est passé, mais les preuves les plus convaincantes suggèrent que SN 2023zkd a résulté d’une étoile massive en orbite autour d’un trou noir à quelque 730 millions d’années-lumière de la Terre. À mesure que ces deux corps célestes se sont rapprochés en spirale, l’étoile a été soumise à d’immenses forces gravitationnelles. L’hypothèse dominante postule que l’étoile, sous cette contrainte extrême, a effectivement tenté d’absorber le trou noir, conduisant à son explosion catastrophique. Bien qu’une autre possibilité, connue sous le nom de « spaghettification » — où l’immense gravité du trou noir déchire l’étoile — ait été envisagée, les données collectées ne soutiennent pas ce scénario aussi fortement.

Une analyse approfondie de la composition chimique de l’étoile massive a révélé qu’elle n’avait pas perdu toutes ses couches externes avant sa disparition. Cette découverte suggère une interaction plus complexe et « désordonnée » dans les systèmes d’étoiles binaires que ce qui était précédemment supposé, comme l’a noté Gagliano. Comprendre comment les interactions des compagnons influencent les explosions des étoiles massives reste un défi significatif pour les modèles astronomiques actuels. Tout en reconnaissant la rareté de tels événements observés, Gagliano a souligné que les données indiquent fortement l’implication d’un système binaire, rendant une interaction étoile-trou noir hautement probable.

La puissance de LAISS réside dans sa capacité à identifier les valeurs aberrantes statistiques en comparant les propriétés lumineuses des objets célestes à une vaste base de données de référence de phénomènes connus. Lorsque LAISS identifie un candidat prometteur, un bot automatisé alerte les astronomes via un canal de messagerie dédié, facilitant une enquête rapide sur les découvertes les plus convaincantes et inhabituelles.

Le motif lumineux de SN 2023zkd s’est avéré très inhabituel. Initialement, il s’est éclairci comme une supernova typique avant de s’estomper. Cependant, il s’est ensuite de nouveau éclairci, attirant une attention significative. Les données d’archives ont en outre révélé un comportement pré-explosion particulier : l’étoile, qui avait maintenu une luminosité constante pendant une période prolongée, avait progressivement augmenté en luminosité au cours des quatre années précédant son explosion. Les scientifiques théorisent que cet éclaircissement pré-explosion provenait d’un excès de matière que l’étoile libérait. Les pics de luminosité subséquents après l’explosion se sont probablement produits lorsque l’onde de choc de la supernova est entrée successivement en collision avec du gaz de moindre densité, puis avec un nuage de poussière dense dans l’environnement environnant.

La présence d’un trou noir a été déduite non seulement de la structure complexe du gaz et de la poussière environnants, mais aussi de l’éclaircissement stellaire particulier observé dans les années précédant l’explosion. Sans l’aide de LAISS, ces signatures précoces cruciales du disque environnant et du compagnon trou noir auraient probablement été manquées. Les systèmes d’IA comme LAISS sont de plus en plus indispensables, permettant aux astronomes de découvrir constamment des explosions rares et de retracer leurs origines sans dépendre du hasard. Les résultats de cette recherche révolutionnaire ont été officiellement publiés le 13 août dans The Astrophysical Journal.