Parmi tous ceux découverts, ces deux trous noirs supermassifs sont les plus proches d’une collision
Deux trous noirs supermassifs (TNSM) ont été repérés sur le point d’entrer en collision de façon cataclysmique. La paire récemment découverte est la plus proche de la collision parmi toutes les paires de TNSM observées à ce jour.
Image d’entête : cette représentation artistique montre une fusion de galaxies à un stade avancé et leurs trous noirs centraux respectifs récemment découverts. (ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) ; M. Weiss, NRAO/AUI/NSF)
Selon les conclusions d’une nouvelle étude détaillant ce (futur) évènement, les deux trous noirs sont séparés d’environ 750 années-lumière. Cela signifie qu’ils ne se heurteront pas l’un à l’autre avant quelques centaines de millions d’années. À titre de comparaison, notre étoile la plus proche, Proxima Centauri, n’est qu’à quatre années-lumière de la Terre (soit une distance près de 200 fois plus courte), et la célèbre étoile Bételgeuse est à un peu plus de 700 années-lumière de nous.
Comme le TNSM au centre de notre Voie lactée (Sagittarius A*), ces deux TNSM sont chacun les trous noirs centraux de deux galaxies qui sont en pleine fusion galactique.
À eux deux, ces trous noirs gargantuesques ont une masse combinée d’environ 325 millions de fois celle de notre Soleil. À mesure que leurs galaxies entrent dans la phase finale de leur fusion, les deux trous noirs commencent à se tourner l’un autour de l’autre, se rapprochant en spirale jusqu’à ce qu’ils finissent par former un trou noir véritablement monstrueux.
Les astronomes, qui ont annoncé leur découverte lors d’une réunion de l’American Astronomical Society à Seattle le 9 janvier (lien plus bas), pensent que cette découverte permettra d’estimer combien d’autres TNSM ailleurs dans l’univers sont proches d’une collision. De telles études contribueront aux efforts visant à détecter les ondes gravitationnelles, des ondulations dans le tissu même de l’espace-temps causées par des événements gravitationnels intenses.
Chiara Mingarelli, coauteure de l’étude et chercheuse au Center for Computational Astrophysics du Flatiron Institute à New York, explique que la courte distance entre ces TNSM « est assez proche de la limite de ce que nous pouvons détecter, c’est pourquoi c’est si intéressant ».
Les astronomes ont dû utiliser sept télescopes différents pour distinguer les deux géants, dont le télescope spatial Hubble de la NASA. Les étoiles brillantes, le gaz lumineux et la poussière qui entourent les trous noirs les rendent indétectables directement à l’aide de télescopes optiques.
Mingarelli ajoute :
Le couple a été découvert peu de temps après le début des recherches, ce qui suggère que les TNSM proches les uns des autres sont probablement plus courants que nous le pensons, étant donné que nous avons trouvé ces deux-là et que nous n’avons pas eu à chercher très loin pour les trouver.
Pour Mingarelli et son équipe, cela signifie que la toute première détection d’ondes gravitationnelles provenant de collisions de TNSM dans l’univers pourrait survenir « très bientôt ».
Auparavant, les observations de galaxies en fusion ne montraient qu’un seul TNSM, car les trous noirs centraux sont trop proches les uns des autres pour qu’un seul télescope puisse les distinguer.
Observations au télescope des deux trous noirs supermassifs découverts sur une trajectoire de collision. Leur galaxie hôte, à gauche, est un amalgame de deux galaxies qui sont entrées en collision. Le carré rose montre l’emplacement des trous noirs supermassifs. L’observation rapprochée de la paire, à droite, révèle deux trous noirs distincts (points blancs) distants de seulement 750 années-lumière. (M.J. Koss et col./ Astrophysical Journal Letters)
La nouvelle étude des fusions galactiques a combiné 12 observations réalisées à l’aide de sept télescopes différents sur Terre et en orbite.
Selon Mingarelli :
Il est important qu’avec toutes ces images différentes, on obtienne la même histoire, à savoir qu’il y a deux trous noirs. C’est là que d’autres études de trous noirs supermassifs proches ont échoué dans le passé. Lorsque les chercheurs les ont suivies, il s’est avéré qu’il n’y avait qu’un seul trou noir. Cette fois, nous disposons de nombreuses observations, toutes en accord.
L’étude publiée dans l’Astrophysical Journal Letter : UGC 4211: A Confirmed Dual Active Galactic Nucleus in the Local Universe at 230 pc Nuclear Separation et présentée sur le site de la Fondation Simons : Doomed Pair of Supermassive Black Holes the Closest to Collision Ever Seen.
