La paire la plus proche de trous noirs supermassifs en route pour une extraordinaire fusion
Des astronomes ont découvert la paire de trous noirs supermassifs la plus proche connue à ce jour, et ce record a deux significations. Non seulement ils sont les plus proches de la Terre, mais ils sont aussi les plus près l’un de l’autre, se rapprochant à toute allure pour une éventuelle et terrible fusion.
Les deux trous noirs sont situés dans une galaxie appelée NGC 7727, à environ 89 millions d’années-lumière de la Terre. Cela peut sembler long, mais en termes cosmiques, ce n’est qu’un jet de pierre, et c’est bien plus proche que les précédents détenteurs du record, à 470 millions d’années-lumière. Bien sûr, le trou noir supermassif le plus proche est Sagittarius A*, qui se trouve au centre de la Voie lactée, à seulement 26 000 années-lumière.
Gauche : Gros plan des deux trous noirs supermassifs, visibles comme des points brillants, dans la galaxie NGC 7727. A droite : Vue large de la galaxie. (ESO/Voggel et col.; ESO/VST ATLAS team)
Mais la proximité entre les deux trous noirs supermassifs est peut-être encore plus intrigante. Ils ne sont séparés que de 1 600 années-lumière, soit moins de la moitié de la distance entre les précédents détenteurs du record. Et ils se rapprochent de plus en plus.
Selon Holger Baumgardt, coauteur de l’étude :
La faible séparation et la vitesse des deux trous noirs indiquent qu’ils vont fusionner en un seul trou noir gigantesque, probablement dans les 250 millions d’années à venir.
Le plus grand des deux est situé en plein centre de la galaxie et possède une masse de près de 154 millions de fois celle du Soleil. Le second est relativement petit, 6,3 millions de masses solaires, et les astronomes pensent qu’il était à l’origine le noyau d’une autre galaxie qui a fusionné avec NGC 7727 il y a environ un milliard d’années.
Une telle collision était soupçonnée depuis longtemps. NGC 7727 est une galaxie très irrégulière, avec des bras spiraux amorphes et d’étranges courants d’étoiles dans ses régions extérieures. On pensait que les deux objets brillants situés près du centre étaient des trous noirs supermassifs, mais cela n’avait pas été confirmé.
Vue rapprochée des deux noyaux galactiques brillants, chacun abritant un trou noir supermassif, dans NGC 7727, une galaxie située à 89 millions d’années-lumière de la Terre dans la constellation du Verseau. L’image a été prise avec l’instrument MUSE sur le Very Large Telescope (VLT) de l’ESO à l’Observatoire Paranal au Chili. (ESO/ Voggel et col.)
Pour cette nouvelle étude, les chercheurs ont donc entrepris de mesurer la masse de ces objets. Ils ont utilisé le Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE), un instrument du Very Large Telescope (VLT) au Chili, pour étudier l’influence gravitationnelle que les objets exercent sur les étoiles qui les entourent. Cette étude a révélé que les objets avaient des masses de plusieurs millions de soleils, laissant les trous noirs supermassifs comme seuls candidats.
Représentation de 2 trous noirs se tournant autour et les ondes gravitationnelles qu’ils génèrent avant leur fusion. (LIGO/T. Pyle)
Selon Karina Voggel, auteur principal de l’étude :
Notre découverte implique qu’il pourrait y avoir beaucoup plus de ces reliques de fusions de galaxies et qu’elles pourraient contenir de nombreux trous noirs massifs cachés qui attendent encore d’être découverts. Cela pourrait augmenter de 30 % le nombre total de trous noirs supermassifs connus dans l’Univers local.
L’étude publiée dans Astronomy & Astrophysics : First direct dynamical detection of a dual super-massive black hole system at sub-kpc separation et présentée sur le site de l’Observatoire européen austral : ESO telescope uncovers closest pair of supermassive black holes yet.