Les astronomes ont découvert une centaine et demie de trous noirs qui sont sur le point d’entrer en collision

Par: Monique Menard | 2020-04-17

On pense que dans les centres de la plupart des grandes galaxies, y compris la Voie lactée, vivent des trous noirs, qui dépassent la masse du Soleil par centaines de milliers et par dizaines de milliards de fois.

En regardant à travers le voile dense de poussière et de gaz dans les noyaux lumineux des galaxies en fusion, les astronomes ont vu pour la première fois les denses paires de trous noirs supermassifs virevolter dans une danse de la gravité qui allait finalement les mener à la naissance de monstres gravitationnels encore plus grands. Les résultats sont présentés dans la revue Nature

« C’est assez étonnant de voir si près des noyaux de galaxies en fusion d’énormes trous noirs en leur centre », déclare Michael Koss, auteur principal de l’étude d’Eureka Scientific.


Une paire de trous noirs sur le chemin de la collision dans la performance de l’artiste. Crédit: Mark A. Garlick

On pense que dans les centres de la plupart des grandes galaxies, y compris la Voie Lactée, il y a des trous noirs, qui dépassent le Soleil en masse dans des centaines de milliers et des dizaines de milliards de fois. Compte tenu de leur grand rôle dans l’évolution galactique, les astronomes cherchent depuis de nombreuses années à comprendre les processus qui conduisent à la formation des plus grands trous noirs.

À la recherche d’une réponse, l’équipe de scientifiques a passé en revue des centaines de galaxies proches, éloignées de la Terre à une distance ne dépassant pas 330 millions d’années-lumière et de taille similaire à celle de la Voie lactée et d’Andromède. La recherche a commencé par des trous noirs actifs cachés dans les données de rayons X du télescope « Swift » de la NASA dans deux galaxies en interaction NGC 6240, qui a servi de prototype à l’étude.

L’avantage de l’utilisation de Swift est qu’il permet de voir des rayons X « durs » de haute énergie qui pénètrent à travers d’épais nuages de poussière et de gaz entourant les centres des galaxies actives », explique Richard Mushotsky, co-auteur de l’étude.


Des instantanés de plusieurs galaxies de l’ensemble qui contiennent des doubles trous noirs en leur centre, qui sont dans la dernière étape de la fusion. Les calculs montrent que certains d’entre eux entreront en collision dans les 10 millions d’années à venir. Crédit: NASA, ESA, et M. Koss (Eureka Scientific, Inc.); images Keck: W. M. Observatoire Keck et M. Koss (Eureka Scientific, Inc.); images Pan-STARRS: Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System et M. Koss (Eureka Scientific, Inc.).

Puis les astronomes ont passé au peigne fin les archives du télescope spatial « Hubble », en se concentrant sur les galaxies en fusion, mises en évidence par les données « Swift ». Dans cette dernière étape, les scientifiques ont appliqué la vision infrarouge ultra-précise aux télescopes de l’observatoire Keck à Hawaï, pour ajouter aux paires d’échantillons supplémentaires précédemment découvertes plusieurs autres émis par de puissants rayons X. L’équipe a analysé un total de 481 galaxies.

Les résultats ont montré que plus de 17 % de ces galaxies centrales contiennent deux trous noirs, qui en sont à la dernière étape de la fusion. Ils finiront tous par entrer en collision pour former un monstre gravitationnel plus grand. Les chercheurs ont été surpris de constater une proportion aussi élevée de paires proches, car la plupart des simulations prédisaient que la phase finale de la fusion serait extrêmement rapide.

Pour vérifier les résultats, les astronomes ont comparé les galaxies sélectionnées avec un groupe témoin de 176 autres galaxies des archives du télescope Hubble, qui n’ont pas de trous noirs à croissance intensive. Il s’est avéré que dans la deuxième série, seul un pour cent contenait des doubles trous noirs à la fin de la fusion.

Cette dernière étape a confirmé que les noyaux galactiques lumineux trouvés dans le recensement des galaxies en interaction sont en effet le signe de paires de trous noirs à croissance rapide dans la trajectoire de collision. Cette conclusion est conforme aux prédictions théoriques qui ont été vérifiées pour la première fois par des observations directes. La plupart des observations précédentes des galaxies en fusion ont permis de capturer des trous noirs doubles, qui étaient environ 10 fois plus éloignés les uns des autres.

« Le fait que les trous noirs se développent de plus en plus vite dans les dernières étapes de la fusion nous indique l’importance des rencontres galactiques pour former le plus grand d’entre eux », a conclu Laura Blecha, co-auteur de l’étude de l’Université de Floride (USA).

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