La paire de trous noirs supermassifs la plus proche de la collision jamais observée
Des astronomes ont découvert deux Goliaths fantômes en route vers une rencontre catastrophique. La paire de trous noirs supermassifs récemment découverte est la plus proche de la collision jamais observée, ont annoncé les astronomes le 9 janvier lors de la réunion de l’American Astronomical Society à Seattle et dans un article publié dans The Astrophysical Journal Letters.
Bien que proches l’un de l’autre en termes cosmologiques, à seulement 750 années-lumière, les trous noirs supermassifs ne fusionneront pas avant quelques centaines de millions d’années. En outre, la découverte des astronomes permet de mieux estimer le nombre de trous noirs supermassifs qui sont sur le point d’entrer en collision dans l’univers.
Ce meilleur décompte aidera les chercheurs à écouter le chœur universel d’intenses ondulations de l’espace-temps connues sous le nom d’ondes gravitationnelles, dont les plus importantes sont les matériaux des trous noirs supermassifs proches de la collision à la suite des fusions de galaxies. La détection de ces ondes gravitationnelles permettra de mieux estimer le nombre de galaxies qui sont entrées en collision et ont fusionné au cours de l’histoire de l’univers.
La distance entre les trous noirs
La courte distance entre les trous noirs récemment découverts “est assez proche de la limite de ce que nous pouvons repérer, c’est pourquoi c’est si excitant”, déclare Chiara Mingarelli, coauteur de l’étude, chercheur associé au Center for Computational Astrophysics du Flatiron Institute à New York.
En raison de la faible séparation entre les trous noirs, les astronomes n’ont pu différencier les deux objets qu’en combinant plusieurs observations de 7 télescopes, dont le télescope spatial Hubble de la NASA. (Bien que les trous noirs supermassifs ne soient pas directement visibles à travers un télescope optique, ils sont entourés de grappes brillantes d’étoiles lumineuses et aussi de gaz chauds attirés par leur attraction gravitationnelle).
Les astronomes ont découvert la paire rapidement dès qu’ils ont commencé à chercher, ce qui signifie que les trous noirs supermassifs proches les uns des autres “sont peut-être plus fréquents que nous le pensons, du fait que nous avons découvert ces deux-là et que nous n’avons pas eu besoin de chercher très loin pour les découvrir”, explique Mingarelli.
Les trous noirs supermassifs récemment identifiés habitent un amalgame de deux galaxies qui sont entrées en collision à environ 480 millions d’années-lumière de la Terre. Des trous noirs gigantesques se trouvent au cœur de la plupart des galaxies et grossissent en engloutissant le gaz, la poussière, les étoiles et même les autres trous noirs qui les entourent. Les deux trous noirs supermassifs identifiés dans cette étude sont de véritables poids lourds : Ils pèsent respectivement 200 millions et 125 millions de fois la masse de notre soleil.
Les trous noirs
Les trous noirs se sont rencontrés lorsque leurs galaxies hôtes se sont écrasées. Ils finiront par tourner ensemble, l’orbite se resserrant au fur et à mesure que du gaz et des étoiles passent entre les deux trous noirs et volent l’énergie orbitale. Enfin, les trous noirs commenceront à générer des ondes gravitationnelles bien plus puissantes que toutes celles qui ont été observées jusqu’à présent, avant de s’écraser l’un contre l’autre pour former un trou noir de taille gigantesque.
Les observations antérieures des galaxies en fusion n’ont révélé qu’un seul trou noir supermassif: Les deux objets étant très proches l’un de l’autre, les chercheurs ne pouvaient pas les distinguer de manière définitive à l’aide d’un seul télescope. La récente étude, dirigée par Michael J. Koss d’Eureka Scientific à Oakland, en Californie, a combiné douze observations effectuées par sept télescopes sur Terre et en orbite. Bien qu’aucune observation ne soit suffisante pour confirmer leur existence, les informations combinées ont révélé de manière concluante l’existence de deux trous noirs distincts.
“Il est essentiel qu’avec toutes ces images différentes, vous obteniez la même histoire – qu’il y a 2 trous noirs”, explique Mingarelli en comparant cette nouvelle étude de recherche multi-observation avec les efforts précédents. “C’est là que d’autres recherches [sur les trous noirs supermassifs proches] ont échoué dans le passé. Lorsque des personnes les ont suivies, il s’est avéré qu’il n’y avait qu’un seul trou noir. [Cette fois, nous disposons de plusieurs observations, toutes en accord”.
Elle et le chercheur invité du Flatiron Institute, Andrew Casey-Clyde, ont utilisé les observations actuelles pour estimer la population de trous noirs supermassifs en fusion dans l’univers, et ont constaté qu’elle “pourrait être étonnamment élevée”, déclare Mingarelli. Ils prévoient qu’il existe une abondance de paires de trous noirs supermassifs, générant une quantité importante d’ondes gravitationnelles ultra-fortes. Toute cette clameur se traduirait par une histoire d’ondes gravitationnelles bruyantes beaucoup plus facile à repérer que si la population était moins nombreuse. C’est pourquoi la toute première détection du bruit de fond des ondes gravitationnelles pourrait survenir “très bientôt”, selon M. Mingarelli.
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