Deux trous noirs supermassifs, très proches l’un de l’autre, ont été découverts par des astronomes

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Deux trous noirs supermassifs ont été repérés se nourrissant de matière cosmique lorsque deux galaxies fusionnent dans l’espace lointain – les collisions de trous noirs les plus proches que les astronomes aient jamais observées.

Les astronomes ont découvert la paire en utilisant l’Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array of Telescopes, ou ALMA, dans le désert d’Atacama au nord du Chili, pour observer deux galaxies fusionnées à environ 500 millions d’années-lumière de la Terre.

Les deux trous noirs se développaient côte à côte près du centre de la galaxie fusionnée. Ils se sont rencontrés lorsque leurs galaxies hôtes, connues sous le nom d’UGC 4211, sont entrées en collision.

L’un représente 200 millions de fois la masse de notre Soleil et l’autre 125 millions de fois la masse de notre Soleil.

Bien que les trous noirs eux-mêmes ne soient pas directement visibles, ils étaient tous deux entourés d’amas brillants d’étoiles et de gaz chaud et incandescent, tous attirés par la gravité des trous.

Au fil du temps, ils commenceront à orbiter les uns contre les autres, finissant par entrer en collision les uns avec les autres et créant un seul trou noir.

Observés sur plusieurs longueurs d’onde de lumière, les trous noirs sont les plus proches les uns des autres que les scientifiques aient jamais vus – à seulement environ 750 années-lumière, ce qui est relativement proche en termes astronomiques.

Les résultats ont été partagés lors de la 241e réunion Société astronomique américaine Tenu cette semaine à Seattle, et publié lundi dans le Lettres du journal astrophysique.

La distance entre les trous noirs est « assez proche de la limite que nous pouvons détecter, c’est pourquoi c’est si excitant », a déclaré la co-auteure de l’étude, Chiara Mingarelli, chercheuse associée au Center for Computational Astrophysics à New York. , dans la situation actuelle.

Les fusions de galaxies sont plus fréquentes dans l’univers lointain, ce qui les rend difficiles à voir avec des télescopes au sol. Mais la sensibilité d’ALMA a permis d’observer leurs noyaux galactiques actifs – les régions brillantes et compactes des galaxies où la matière orbite autour des trous noirs. Les astronomes ont été surpris de trouver, plutôt qu’un seul trou noir, une paire binaire de trous noirs se nourrissant de gaz et de poussière issus de fusions galactiques.

« Notre étude a identifié l’une des paires de trous noirs les plus proches des fusions de galaxies, et parce que nous savons que les fusions de galaxies sont plus courantes dans l’univers lointain, ces binaires de trous noirs peuvent également être plus courants qu’on ne le pensait auparavant », a déclaré Michael, auteur principal de l’étude. Koss, chercheur principal à l’Eureka Institute for Scientific Research à Oakland, en Californie, dans un communiqué.

« Ce que nous venons d’étudier est une source qui se trouve dans la toute dernière étape de la collision, donc ce que nous voyons préfigure cette fusion et nous donne également un aperçu de la relation entre les trous noirs qui fusionnent, se développent et finissent par produire des ondes gravitationnelles », dit Koss. .

Si les paires de trous noirs – ainsi que la fusion des galaxies qui ont conduit à leur création – sont plus courantes dans l’univers qu’on ne le pensait auparavant, cela pourrait avoir des implications pour la recherche future sur les ondes gravitationnelles. Des ondes gravitationnelles, ou ondulations dans l’espace-temps, sont créées lorsque des trous noirs entrent en collision.

Il faudrait quelques centaines de millions d’années pour que cette paire particulière de trous noirs entre en collision, mais les informations tirées de cette observation peuvent aider les scientifiques à mieux estimer le nombre de paires de trous noirs qui se rapprochent de la collision dans l’univers.

Le co-auteur de l’étude, Ezequiel Traister, astronome à l’Universidad Católica de Chile à Santiago, au Chili, a déclaré dans un communiqué. « Si tel est le cas, alors dans un proche avenir, nous observerons des événements répétés d’ondes gravitationnelles causés par la fusion de ces objets à travers l’univers. »

Des télescopes spatiaux tels que Hubble et l’observatoire à rayons X Chandra et des télescopes au sol tels que le Very Large Telescope de l’Observatoire européen austral, également situé dans le désert d’Atacama, et le télescope WM Keck à Hawaï ont également observé UGC 4211 à travers différentes longueurs d’onde de lumière pour fournir un aperçu plus détaillé et une distinction des trous noirs.

« Chaque longueur d’onde raconte une partie différente de l’histoire », a déclaré Traister. « Toutes ces données réunies nous ont donné une image plus claire de la façon dont des galaxies comme la nôtre se sont révélées être ce qu’elles sont et ce qu’elles deviendront dans le futur. »

En savoir plus sur les étapes finales des fusions de galaxies pourrait donner un meilleur aperçu de ce qui se passera lorsque notre galaxie, la Voie lactée, entrera en collision avec la galaxie d’Andromède dans environ 4,5 milliards d’années.