Les étoiles comme notre soleil sont des créatures violentes – crachant constamment des radiations, des rayons gamma et toutes sortes de choses désagréables (bien que, heureusement, la couche d’ozone et l’atmosphère de la Terre nous protègent du pire.) Mais lorsque les étoiles meurent, en particulier les plus grandes, leur colère devient encore plus impitoyable. Les étoiles en fin de vie suffisamment grosses s’effondreront sur elles-mêmes, formant un trou noir. Ces singularités sont définies par leur attraction gravitationnelle, qui est si incroyablement forte que rien – pas même la lumière – ne peut s’en échapper. En d’autres termes, ce qui se passe dans un trou noir reste dans un trou noir.
Mais les trous noirs ne sont pas trop limités en taille ou en nombre. En moyenne, un trou noir standard fait environ trois à dix fois la taille de notre soleil. Aussi massifs que puissent être les trous noirs “normaux”, les trous noirs supermassifs – qui se forment probablement sur des milliards d’années à mesure que les trous noirs fusionnent – peuvent atteindre une taille de plusieurs millions ou milliards de celle de notre étoile la plus proche. Et l’univers pourrait être rempli de milliards de trous noirs supermassifs. En fait, il y en a une au centre de notre galaxie, la Voie Lactée, appelée Sagittaire A*, autour de laquelle toutes les choses de la galaxie tournent.
Les deux trous noirs supermassifs les plus proches jamais enregistrés font chacun environ 200 millions et 125 millions de fois la masse de notre soleil.
Les trous noirs supermassifs portent bien leur nom, mais si deux d’entre eux se heurtaient et s’enveloppaient mutuellement, cela créerait l’une des explosions les plus incroyablement grandes de l’univers, envoyant des réverbérations sous la forme d’ondes gravitationnelles qui se répercuteraient partout. l’univers entier. Les scientifiques ont récemment annoncé la découverte d’une telle situation : les deux trous noirs supermassifs les plus proches sur une trajectoire de collision, du moins que les humains ont détectés jusqu’à présent. La découverte suggère également que la fusion de trous noirs pourrait être plus courante qu’on ne le pensait auparavant.
Malgré leur fréquence relative et leur taille insondable, trouver un trou noir supermassif n’est pas une tâche facile. Ils ne génèrent pas de lumière bien sûr ; ainsi, les scientifiques doivent déduire la taille et l’emplacement des trous noirs à l’aide d’indices indirects, tels que la façon dont ils déforment l’espace-temps, leur effet sur les étoiles proches, la vitesse d’orbite des étoiles proches et la détection d’énormes ondes gravitationnelles produites lorsque les trous noirs claquer ensemble. Lorsque cela se produit, deux deviennent un trou noir encore plus massif.
Pour trouver ces deux trous noirs supermassifs particuliers, une équipe de 29 scientifiques a dû analyser de nombreuses données. Ils ont analysé les enregistrements d’une douzaine d’instruments sur sept télescopes dispersés dans le monde et en orbite, dont le télescope spatial Hubble, l’observatoire Keck à Hawaï et le groupe de 66 radiotélescopes dans un désert au Chili connu sous le nom de Atacama Large Millimeter Array. Ils regardaient UGC 4211, une galaxie nichée dans la constellation du Cancer.
L’écart entre eux “est assez proche de la limite de ce que nous pouvons détecter, c’est pourquoi c’est si excitant”.
Aucune observation n’a suffi à identifier ces gigantesques étoiles mortes, mais ensemble, les données brossent un tableau clair. Au centre de l’UGC 4211 – qui est techniquement deux galaxies qui se sont écrasées l’une contre l’autre – se trouve une goutte de matière extrêmement brillante appelée les noyaux galactiques actifs (AGN). Les astronomes pensent que les AGN sont causés par des trous noirs supermassifs, mais lorsqu’ils ont regardé de plus en plus près le centre de l’UGC 4211, ils ont trouvé non pas un trou noir, mais deux. Leurs recherches ont été publiées ce mois-ci dans Astrophysical Journal Letters.
Les deux ont à peu près la même taille et ils semblent être très proches les uns des autres – encore une fois, les deux trous noirs supermassifs les plus proches jamais enregistrés – et sont chacun d’environ 200 millions et 125 millions de fois la masse de notre soleil. Heureusement, ces monstruosités sont loin de nous, situées à quelque 480 millions d’années-lumière de la Voie lactée.
L’écart entre eux “est assez proche de la limite de ce que nous pouvons détecter, c’est pourquoi c’est si excitant”, a déclaré Chiara Mingarelli, l’une des auteurs de l’étude et chercheuse associée au Centre d’astrophysique computationnelle du Flatiron Institute à New York. Ville, a déclaré dans un communiqué.
“Il est important qu’avec toutes ces images différentes, vous obteniez la même histoire – qu’il y ait deux trous noirs”, a ajouté Mingarelli, comparant cette nouvelle recherche à observations multiples avec les efforts précédents. “C’est là que d’autres études [of close-proximity supermassive black holes] sont tombés dans le passé. Lorsque les gens les ont suivis, il s’est avéré qu’il n’y avait qu’un seul trou noir. [This time we] ont beaucoup d’observations, toutes d’accord.”
Finalement, les deux trous noirs supermassifs entreront en collision, mais cela n’arrivera pas de si tôt. Même si ces deux étoiles mortes géantes sont plus proches l’une de l’autre que tous les autres trous noirs supermassifs que nous avons détectés, elles sont toujours distantes d’environ 750 années-lumière. Cette collision inévitable ne se produira probablement pas avant une centaine de millions d’années environ.
Mais quand cela arrivera, la vague d’énergie qu’il projettera dans l’espace sera incompréhensible. Premièrement, les deux anciennes étoiles tourbillonneront de plus en plus proches, finissant par s’écraser et envoyant des ondes gravitationnelles plus grandes que tout ce que les humains ont jamais capturé auparavant. Actuellement, la plus grande fusion de trous noirs jamais détectée par les observatoires d’ondes gravitationnelles de la Terre a abouti à un nouveau trou noir d’une masse de 142 masses solaires (ou 142 fois la masse de notre Soleil). Lors de la fusion, huit masses solaires ont été supprimées de l’univers et immédiatement converties en énergie sous forme d’ondes gravitationnelles. Lorsque ces deux trous noirs supermassifs fusionneront, la libération d’énergie sera exponentiellement plus grande.
Cette recherche va bien au-delà de la simple découverte d’objets spatiaux sympas. Cela peut nous aider à mieux comprendre l’évolution et les cycles de vie des étoiles et pourrait aider les astronomes à identifier davantage de trous noirs dans l’univers voisin. À leur tour, ces informations pourraient aider les chercheurs à mieux calibrer les dispositifs de détection des ondes de gravité. Les trous noirs peuvent être mystérieux et difficiles à trouver, mais il est devenu un peu plus facile de savoir comment et où chercher.
