Deux trous noirs supermassifs sont étrangement proches l'un de l'autre

À environ 800 millions d’années-lumière de la Terre, deux grands trous noirs tournent l’un autour de l’autre à une distance jamais détectée par les humains. Un jour, dans des millions d’années, ils fusionneront dans un fracas qui ébranlera la structure même de la réalité.

Dans un article publié dans Le Journal d'AstrophysiqueSelon une équipe dirigée par Anna Trindade Falcão, chercheuse postdoctorale au Centre d'astrophysique Harvard-Smithsonian, les limites de résolution des télescopes et d'autres limitations techniques rendent l'étude de ces types de systèmes de trous noirs doubles particulièrement difficile. Pourtant, leur examen offre un moyen unique d'en savoir plus sur la formation des trous noirs supermassifs, qui existent au centre de presque toutes les galaxies connues.

L’équipe a observé des images prises par le télescope spatial Hubble d’une galaxie connue sous le nom de MCG-03-34-64, située à environ 800 millions d’années-lumière de la Terre. Ils ont repéré trois taches lumineuses, indiquant la présence d’énormes quantités de gaz oxygène brillant comprimé dans une petite zone. Dans les longueurs d’onde optiques visibles, les deux trous noirs semblent si proches l’un de l’autre qu’ils fusionnent en une seule entité. Dans un communiqué, la NASA a comparé ces deux trous noirs à « deux lutteurs de sumo qui s’affrontent ».

Grâce au télescope à rayons X Chandra de la NASA, les astronomes ont observé deux sources d'émission distinctes mais puissantes au sein des taches. Comme les trous noirs émettent également beaucoup d'ondes radio, ils ont consulté les données d'archives de la région et ont trouvé, une fois de plus, de puissantes décharges. « Nous avons rassemblé ces éléments et conclu que nous étions probablement en présence de deux trous noirs supermassifs très proches », a déclaré Trindade Falcão.

La source de la troisième goutte d'oxygène repérée par Hubble n'est pas encore connue. Ces types de trous noirs sont également appelés noyaux galactiques actifs, car ils se trouvent au centre des galaxies. Ces deux trous noirs ont probablement commencé à tourner autour l'un de l'autre après la collision de leurs galaxies dans un passé lointain. Finalement, dans environ 100 millions d'années, les deux trous noirs fusionneront, envoyant des ondes de choc gravitationnelles qui déformeront l'espace-temps sur de vastes étendues d'espace.

La découverte des deux trous noirs a été « fortuite », ont écrit les astrophysiciens. Trindade Falcão a déclaré qu'elle avait été rendue possible par « l'étonnante résolution » du télescope Hubble.

« Nous ne nous attendions pas à voir quelque chose comme ça », a-t-elle ajouté. « Ce n’est pas un phénomène courant dans l’univers proche et cela nous a montré qu’il se passe quelque chose d’autre à l’intérieur de la galaxie. »

Dans l'étude, Trindade Falcão et ses collègues n'ont pas exclu d'autres explications à ce qui se passait, notamment qu'il s'agissait en fait d'un seul trou noir supermassif avec des lectures étranges, mais ont déclaré que les preuves de leur conclusion étaient bien plus solides.

Des paires de trous noirs similaires ont déjà été observées, notamment un duo situé à seulement 89 millions d'années-lumière de la Terre, mais la nouvelle paire de trous noirs découverte se distingue par sa proximité. À 300 millions d'années-lumière de distance, il s'agit de la paire de trous noirs la plus proche confirmée dans l'univers local (une zone de l'espace d'un rayon d'environ 1 milliard d'années-lumière qui comprend la Voie lactée et de nombreuses autres galaxies). Selon la NASA, des signaux radio ont montré des indices d'une autre paire de trous noirs binaires qui pourraient être plus proches, mais cela n'a pas encore été confirmé par des preuves en rayons X et en lumière visible.