Les ruptures de marée d'étoiles (TDE) sont généralement recherchées dans les galaxies calmes, où un sursaut est facile à repérer sur un fond d'activité nucléaire absente. Cependant, dans les galaxies actives, où le trou noir supermassif est déjà entouré d'un disque d'accrétion et d'un tore de poussière, de tels événements sont longtemps restés inaperçus. Les relevés optiques et à rayons X sont aveugles aux sursauts cachés par la poussière, et c'est précisément dans de telles conditions que vit une part importante des noyaux actifs. Des travaux antérieurs, comme Masterson et al. (2024), ont trouvé des TDE infrarouges dans des galaxies calmes, mais ne concernaient pas les galaxies actives. Ce travail explore pour la première fois systématiquement la variabilité extrême dans le moyen infrarouge d'un échantillon de près de cent mille candidats de noyaux actifs, sélectionnés par couleur WISE.
Les auteurs ont utilisé le catalogue WISE AGN R90, contenant 4,5 millions de candidats fiables de noyaux actifs, et ont sélectionné un échantillon pilote de 600 000 objets. Pour chaque source, ils ont construit des courbes de lumière dans les bandes W1 (3,4 µm) et W2 (4,6 µm) à partir des données des missions WISE et NEOWISE sur 15 ans, avec un pas d'environ six mois. Au lieu du flux, ils ont analysé le changement de couleur W1−W2, car celui-ci est sensible au réchauffement de la poussière. Pour évaluer la variabilité, ils ont calculé trois métriques : l'écart type pondéré, l'amplitude (différence entre les 95e et 5e centiles) et le chi-carré réduit par rapport à une couleur constante. Ils ont ensuite combiné ces métriques en un score unique et ont sélectionné les objets présentant des valeurs extrêmes. Pour les deux meilleurs candidats, ils ont obtenu des spectres optiques au télescope de 200 pouces de l'observatoire Palomar et les ont comparés aux données d'archives DESI. Les sursauts ont été modélisés comme un écho de poussière provenant d'une coquille sphérique mince, en utilisant le taux canonique de chute de matière $t^{-5/3}$.
Deux sources présentant une variabilité de couleur extrême ont été découvertes : J2244+0816 (z=0.1185) et J2150−1132 (z=0.2605). Les deux ont montré une augmentation de luminosité de 1,5 à 2 magnitudes dans W1 et W2, suivie d'une diminution en dessous du niveau précédant le sursaut. Pour J2244+0816, un sursaut optique simultané a été enregistré avec une magnitude absolue de pic de −23,4 et un déclin rapide : la luminosité a diminué de moitié en 77 jours dans le référentiel au repos, ce qui est plus raide que le taux classique $t^{-5/3}$. Pour J2150−1132, aucun sursaut optique n'est visible, ce qui indique une forte absorption par la poussière. La modélisation de l'écho de poussière a donné des rayons de la coquille de poussière de 0,14 et 0,19 parsec, des températures de poussière d'environ 1300 et 1170 K, et des énergies totales rayonnées de $10^{51}$,67 et $10^{51}$,49 erg. La spectroscopie de J2150−1132 a montré la disparition de la composante large de Hα entre 2021 et 2025, ce qui classe l'objet comme un noyau actif à changement d'état (changing-look). Les deux événements se situent dans la région du diagramme luminosité de pic–temps de déclin occupée par les transitoires nucléaires extrêmes, et sont deux ordres de grandeur plus brillants que les supernovae.
Ce travail démontre pour la première fois que le relevé infrarouge WISE est capable de détecter des ruptures de marée d'étoiles dans les galaxies actives, y compris des événements entièrement cachés par la poussière, invisibles en optique et en rayons X. Contrairement aux études précédentes, concentrées sur les galaxies calmes, il est montré ici que les noyaux actifs produisent également des sursauts puissants, et qu'on peut les identifier par le changement de couleur infrarouge. La détection d'un déclin optique rapide pour J2244+0816 indique une possible rupture partielle de l'étoile ou la rupture d'une étoile par un trou noir de masse intermédiaire intégré dans le disque d'accrétion. C'est la première preuve observationnelle en faveur des micro-TDE, prédits théoriquement. De plus, le lien entre le sursaut et l'affaiblissement ultérieur de l'activité du noyau soutient le modèle des TDE rétrogrades, où la matière éjectée entre en collision avec le disque interne et éteint temporairement l'accrétion.
Le sujet peut se développer dans plusieurs directions. Premièrement, l'extension de l'échantillon à l'ensemble des 4,5 millions de candidats R90 et l'assouplissement des critères de qualité permettront de trouver plus d'événements et d'estimer leur fréquence. Deuxièmement, les futurs relevés infrarouges avec un rythme d'observation plus élevé, comme le Roman Space Telescope, pourront suivre en détail les phases rapides des sursauts et distinguer les ruptures complètes et partielles. Troisièmement, les simulations hydrodynamiques de TDE dans les disques d'accrétion, tenant compte de l'orientation de l'orbite de l'étoile, aideront à interpréter la diversité observée des courbes de lumière. Enfin, la recherche systématique de micro-TDE dans les disques des noyaux actifs pourrait confirmer ou infirmer leur fréquence élevée prédite.
Les résultats influenceront plusieurs domaines de l'astrophysique : l'étude des ruptures de marée d'étoiles, la physique des noyaux actifs de galaxies, la dynamique des amas stellaires près des trous noirs supermassifs et la modélisation des tores de poussière. De plus, ils sont importants pour la planification des futurs relevés du ciel variable dans l'infrarouge.
Les prochaines étapes comprennent l'extension de la recherche à l'échantillon complet R90, l'obtention de spectres supplémentaires pour confirmer la nature des événements et une modélisation plus détaillée des courbes de lumière en tenant compte de la géométrie du tore de poussière. Des observations en rayons X de J2150−1132 sont également prévues pour tester l'hypothèse d'un disque d'accrétion caché.
Ce travail est directement lié au problème non résolu de la fréquence des ruptures de marée dans les galaxies actives et de leur contribution à la croissance des trous noirs supermassifs. Il aborde également la question de l'existence des micro-TDE et du rôle des trous noirs de masse intermédiaire dans les disques d'accrétion. De plus, la découverte d'un noyau actif changeant d'état après le sursaut éclaire les mécanismes de basculement de l'activité des noyaux, ce qui reste l'une des énigmes de la physique des galaxies actives.
Le sursaut de J2150−1132 était tellement caché par la poussière qu'il était totalement invisible en optique, alors que dans l'infrarouge, il est devenu plus brillant de deux magnitudes. C'est comme si une explosion puissante se produisait derrière un rideau épais : nous ne voyons que le chauffage du rideau, mais pas l'explosion elle-même.
Le scénario de micro-TDE, où une étoile est déchirée par un petit trou noir caché dans le disque d'accrétion d'un trou noir géant, rappelle les idées de science-fiction sur les trous noirs secondaires peuplant les environs des objets supermassifs, par exemple dans le roman « Les Piliers de la Création » de Terry Goodkind ou dans certains épisodes de la série « Star Trek », où les héros rencontrent des sources de gravité inattendues dans des amas d'étoiles denses.