Les trous noirs appariés sont théoriquement courants, mais ont échappé à la détection - jusqu'à présent.
Les astronomes Todd Boroson et Tod Lauer, de l'Observatoire national d'astronomie optique (NOAO) de Tucson, en Arizona, ont découvert ce qui ressemble à deux trous noirs massifs en orbite l'un autour de l'autre au centre d'une galaxie. Leur découverte apparaît dans le numéro de cette semaine deLa nature.
Les astronomes soupçonnent depuis longtemps que la plupart des grandes galaxies abritent des trous noirs en leur centre, et que la plupart des galaxies ont subi une sorte de fusion au cours de leur vie. Mais alors que les systèmes de trous noirs binaires devraient être courants, ils se sont révélés difficiles à trouver. Boroson et Lauer croient avoir trouvé une galaxie qui contient deux trous noirs, qui tournent en orbite tous les 100 ans environ. Ils semblent être séparés par seulement 1/10 d'un parsec, un dixième de la distance de la Terre à l'étoile la plus proche.
Après la formation d'une galaxie, il est probable qu'un énorme trou noir puisse également se former en son centre. Étant donné que de nombreuses galaxies se trouvent dans un amas de galaxies, les galaxies individuelles peuvent entrer en collision les unes avec les autres en orbite autour de l'amas. Le mystère est ce qui arrive à ces trous noirs centraux lorsque les galaxies entrent en collision et finissent par fusionner. La théorie prédit qu'ils se mettront en orbite et finiront par fusionner dans un trou noir encore plus grand.
"Des travaux antérieurs ont identifié des exemples potentiels de trous noirs sur le chemin de la fusion, mais le cas présenté par Boroson et Lauer est spécial parce que le jumelage est plus serré et les preuves beaucoup plus solides", a écrit Jon Miller, astronome de l'Université du Michigan, dans un éditorial d'accompagnement.
Le matériau tombant dans un trou noir émet de la lumière dans des régions de longueur d'onde étroites, formant des raies d'émission qui peuvent être vues lorsque la lumière est dispersée dans un spectre. Les lignes d'émission portent les informations sur la vitesse et la direction du trou noir et le matériau qui y tombe. Si deux trous noirs sont présents, ils se mettront en orbite avant de fusionner et auront une double signature caractéristique dans leurs raies d'émission. Cette signature est maintenant retrouvée.
Le plus petit trou noir a une masse 20 millions de fois supérieure à celle du soleil; le plus grand est 50 fois plus grand, comme déterminé par leurs vitesses orbitales.
Boroson et Lauer ont utilisé les données du Sloan Digital Sky Survey, un télescope de 2,5 mètres (8 pieds) de diamètre à Apache Point, dans le sud du Nouveau-Mexique, pour rechercher cette signature caractéristique à double trou noir parmi 17500 quasars.
Les quasars sont les versions les plus lumineuses de la classe générale des objets connus sous le nom de galaxies actives, qui peuvent être cent fois plus lumineuses que notre galaxie de la Voie lactée, et alimentées par l'accumulation de matière dans des trous noirs supermassifs dans leurs noyaux. Les astronomes ont trouvé plus de 100 000 quasars.
Boroson et Lauer ont dû éliminer la possibilité qu'ils voyaient deux galaxies, chacune avec son propre trou noir, superposées l'une à l'autre. Pour essayer d'éliminer cette possibilité de superposition, ils ont déterminé que les quasars étaient à la même distance déterminée par le décalage vers le rouge et qu'il y avait une signature d'une seule galaxie hôte.
"Le double ensemble de larges lignes d'émission est une preuve assez concluante de deux trous noirs", a déclaré Boroson. «S'il s'agissait en fait d'une superposition fortuite, l'un des objets devait être assez particulier. Une bonne chose à propos de ce système de trous noirs binaires est que nous prévoyons que nous verrons des changements de vitesse observables dans quelques années au plus. Nous pouvons tester notre explication selon laquelle le système de trous noirs binaires est intégré dans une galaxie qui est elle-même le résultat d'une fusion de deux petites galaxies, chacune contenant un des deux trous noirs. »
LEAD IMAGE CAPTION (suite): Conception par l'artiste du système binaire supermassif de trous noirs. Chaque trou noir est entouré par un disque de matériau en spirale progressivement à sa portée, libérant le rayonnement des rayons X aux ondes radio. Les deux trous noirs complètent une orbite autour de leur centre de masse tous les 100 ans, se déplaçant à une vitesse relative de 6000 kilomètres (3728 miles) par seconde. (Crédit P. Marenfeld, NOAO)
Source: NOAO
