Une fusion galactique a réuni une paire de trous noirs supermassifs

Les astronomes ont repéré la paire alors qu’ils utilisaient le réseau de télescopes Atacama Large Millimeter/Submillimeter, ou ALMA, dans le désert d’Atacama, au nord du Chili, pour observer la fusion de deux galaxies à environ 500 millions d’années-lumière de la Terre.

Les deux trous noirs se développaient en tandem près du centre de la galaxie coalescente résultant de la fusion. 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, tandis que l’autre représente 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, qui sont tous tirés par l’attraction gravitationnelle des trous.

Au fil du temps, ils commenceront à se tourner en orbite, finissant par s’écraser les uns contre les autres et créant un trou noir.

Après les avoir observés sur plusieurs longueurs d’onde de lumière, les trous noirs sont situés les plus proches les uns des autres que les scientifiques aient jamais vus – à seulement 750 années-lumière d’intervalle, ce qui est relativement proche, astronomiquement parlant.

La distance entre les trous noirs « est assez proche de la limite de ce que nous pouvons détecter, c’est pourquoi c’est si excitant », co-auteur de l’étude Chiara Mingarelli, chercheuse associée au Centre d’astrophysique computationnelle du Flatiron Institute à New York, dit dans un communiqué.

Les fusions galactiques sont plus courantes dans l’univers lointain, ce qui les rend plus difficiles à voir à l’aide de télescopes terrestres.

Mais la sensibilité d’ALMA a permis d’observer même leurs noyaux galactiques actifs – les régions brillantes et compactes des galaxies où la matière tourbillonne autour des trous noirs.

Les astronomes ont été surpris de trouver une paire binaire de trous noirs, plutôt qu’un seul trou noir, se nourrissant du gaz et de la poussière soulevés par la fusion galactique.

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

« Ce que nous venons d’étudier est une source dans la toute dernière étape de la collision, donc ce que nous voyons présage de cette fusion et nous donne également un aperçu du lien entre les trous noirs fusionnant et se développant et produisant finalement des ondes gravitationnelles », a déclaré Koss. .

Si les paires de trous noirs – ainsi que la fusion des galaxies qui conduisent à leur création – sont plus courantes dans l’univers qu’on ne le pensait auparavant, elles pourraient 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 faudra encore quelques centaines de millions d’années pour que cette paire particulière de trous noirs entre en collision, mais les informations tirées de cette observation pourraient aider les scientifiques à mieux estimer combien de paires de trous noirs sont sur le point d’entrer en collision dans l’univers.

« Il pourrait y avoir de nombreuses paires de trous noirs supermassifs en croissance au centre des galaxies que nous n’avons pas été en mesure d’identifier jusqu’à présent », a déclaré le co-auteur de l’étude Ezequiel Treister, astronome à l’Universidad Católica de Chile à Santiago, au Chili. déclaration.

« Si tel est le cas, dans un avenir proche, nous observerons de fréquents événements d’ondes gravitationnelles causés par les fusions de ces objets à travers l’Univers. »

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

« Chaque longueur d’onde raconte une partie différente de l’histoire », a déclaré Treister.

« Toutes ces données réunies nous ont donné une image plus claire de la façon dont des galaxies telles que la nôtre se sont révélées telles qu’elles sont et de ce qu’elles deviendront dans le futur. »

En savoir plus sur les étapes finales des fusions de galaxies pourrait fournir plus d’informations sur 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.