Grâce à de nombreux instruments et observations durant près d’un demi-siècle, deux trous noirs supermassifs ont été découverts sur une trajectoire de collision.
Crédit : Caltech / R. Blessé (IPAC)
Dans l’espace lointain, deux trous noirs supermassifs ont été découverts qui sont sur le point de s’écraser l’un sur l’autre, un événement d’une portée énergétique si impressionnante qu’il produira des ondulations dans l’espace-temps. Les trous noirs supermassifs sont d’immenses « cœurs de ténèbres » situés au centre des galaxies, avec des masses de millions voire de milliards de fois celle de notre Soleil. Au centre de la Voie Lactée se trouve un trou noir supermassif – appelé Sagittarius A* – de 4 millions de masses solaires, alors que les deux protagonistes de cette « valse de la mort » ont une masse des centaines de millions de fois supérieure. Les deux objets, identifiés par le nom de PKS 2131-021, orbitent à 9 milliards d’années-lumière de la Terre et leur impact – ou plutôt leur fusion – se produira dans 10 mille ans. Cela nous semble très long, mais d’un point de vue exquisement astronomique, c’est une bagatelle. Ils sont donc presque arrivés au bout de leur étreinte.
Pour découvrir et décrire la paire de trous noirs supermassifs, le deuxième jamais identifié, une équipe de recherche internationale dirigée par des scientifiques américains du California Institute of Technology (CALTECH), qui a collaboré étroitement avec des collègues de l’Université de Crète, la Fondation for Research and Technology-Hellas, le département d’astronomie de l’Université du Michigan, le département de physique de l’Université de Stanford, le Centre finlandais d’astronomie avec l’ESO (FINCA) et de nombreux autres instituts à travers le monde. Les scientifiques, coordonnés par Sandra O’Neill et Tony Readhead, sont parvenus à leurs conclusions après avoir analysé les données de 45 années d’observations, réalisées avec de nombreux instruments situés sur Terre et dans l’espace. Les personnes impliquées comprennent l’Owens Valley Radio Observatory (OVRO) de CALTECH, l’Observatoire Haystack du MIT, l’Observatoire national de radioastronomie (NRAO), l’Observatoire radio Metsähovi en Finlande et le satellite spatial Infrared Survey Explorer (WISE) de la NASA.
Les chercheurs ont découvert la présence du deuxième trou noir en analysant les variations de luminosité du premier, un noyau galactique actif – appelé quasar – qui dévore la matière du disque qui l’entoure et la projette dans l’espace, à des vitesses proches de celles de la lumière. . L’objet fait partie d’une sous-famille particulière de quasars appelée blazar, dans laquelle le jet de matière est projeté vers la Terre. Étant donné que ce trou noir supermassif n’est pas seul, en orbite autour de l’autre, des fluctuations périodiques de la luminosité de la « radiolumière » émise se produisent, qui diminuent tous les 2 ans. En comparant des observations d’archives (il y a entre 30 et 40 ans) et des observations plus récentes réalisées avec divers instruments, les scientifiques se sont rendus compte que cette baisse de luminosité est précisément liée à la présence d’un autre trou noir, qui orbite à une distance environ 50 fois supérieure à celle qui sépare le Soleil de Pluton. « Lorsque nous avons réalisé que les pics et les creux récemment détectés dans la courbe de lumière correspondaient aux pics et aux creux observés entre 1975 et 1983, nous savions que quelque chose de très spécial se passait », a déclaré le Dr O’Neill dans un communiqué de presse. Lorsque l’impact se produira dans 10 000 ans, des ondes gravitationnelles seront libérées, des ondulations de l’espace-temps pouvant être captées par des interféromètres tels que le LIGO et le VIRGO. Les détails de la recherche « The Unanticipated Phenomenology of the Blazar PKS 2131–021: A Unique Supermassive Black Hole Binary Candidate » ont été publiés dans The Astrophysical Journal Letters.