Parlez d'un quartier difficile! Même les trous noirs ne sont pas les bienvenus dans la galaxie CID-42, située à environ 4 milliards d'années-lumière de la Terre. Ce phénomène, connu sous le nom de trou noir reculé, se produit en raison d'un «coup de pied» de l'onde gravitationnelle résultant de la fusion de deux trous noirs.
Bien que cet événement soit probablement rare, cela pourrait signifier qu'il pourrait y avoir des trous noirs géants errant sans être détectés dans les vastes espaces entre les galaxies.
"Ces trous noirs seraient invisibles pour nous", a déclaré Laura Blecha du Harvard Center for Astrophysics, co-auteur d'une nouvelle étude, "car ils ont consommé tout le gaz qui les entoure après avoir été expulsés de leur galaxie d'origine".
Des études antérieures sur le CID-42 ont détecté une source de rayons X brillante probablement causée par un matériau surchauffé autour d'un ou plusieurs trous noirs supermassifs. Cependant, les astronomes n'ont pas pu distinguer si les rayons X provenaient d'une ou des deux sources optiques parce que Chandra n'était pas dirigée directement vers le CID-42, donnant une source de rayons X moins nette que d'habitude.
Les nouvelles données aident à clarifier que les rayons X provenaient uniquement d'une des sources. L'équipe pense que lorsque deux galaxies sont entrées en collision, les trous noirs supermassifs au centre de chaque galaxie sont également entrés en collision. Les deux trous noirs ont ensuite fusionné pour former un seul trou noir qui s'est éloigné des ondes gravitationnelles produites par la collision, ce qui a donné au trou noir nouvellement fusionné un coup de pied suffisamment grand pour qu'il puisse finalement s'échapper de la galaxie.
"Il est difficile de croire qu'un trou noir supermassif pesant des millions de fois la masse du Soleil pourrait être déplacé du tout, et encore moins expulsé d'une galaxie à une vitesse énorme", a déclaré Francesca Civano du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). ), qui a dirigé la nouvelle étude. "Mais ces nouvelles données soutiennent l'idée que les ondes gravitationnelles - ondulations dans le tissu de l'espace prédites par Albert Einstein mais jamais détectées directement - peuvent exercer une force extrêmement puissante."
Il y a près d'un siècle, Albert Einstein a formulé l'ensemble moderne d'équations - la relativité générale - qui sont utilisées pour décrire la gravité.
«Les équations d'Einstein sont si compliquées que nous avons pu les résoudre avec précision il y a seulement quelques années pour un système relativement simple de deux trous noirs sur une orbite liée», a déclaré le co-auteur Avi Loeb du Harvard Center for Astrophysics. «Un tel système se forme naturellement à la suite d'une fusion entre deux galaxies, chacune abritant un seul trou noir en son centre. La solution exacte aux équations d'Einstein, obtenue avec des algorithmes informatiques sophistiqués, montre que les deux trous noirs fusionnent en un seul trou noir qui est lancé dans une direction préférée comme une fusée en raison de l'émission directionnelle d'ondes gravitationnelles qui servent de substance sortant. de l'échappement de la fusée. "
Si le CID-42 a bien été produit par ce mécanisme, il fournit la première validation observationnelle des équations d'Einstein dans le régime inexploré de la forte gravité dynamique, qui est responsable des coups de pied d'ondes gravitationnelles.
Des données supplémentaires provenant des télescopes au sol Magellan et Very Large au Chili ont fourni un spectre suggérant que les deux sources du CID-42 s'écartent à une vitesse d'au moins 5 millions de kilomètres par heure (3 millions de miles par heure).
Il y a deux autres explications possibles pour ce qui se passe dans CID-42. L'une impliquerait une rencontre entre trois trous noirs supermassifs, entraînant l'éjection du plus léger. Une autre idée est que le CID-42 contient deux trous noirs supermassifs en spirale l'un vers l'autre, plutôt que l'un s'éloignant rapidement.
Ces deux explications alternatives nécessiteraient qu'au moins un des trous noirs supermassifs soit très obscurci, car une seule source lumineuse de rayons X est observée. Ainsi, les données Chandra soutiennent l'idée d'un trou noir reculant à cause des ondes gravitationnelles.
Ces résultats seront publiés dans le numéro du 10 juin de The Astrophysical Journal.
Lisez les articles de l'équipe:
Chandra Observations haute résolution de CID-42, un candidat reculant SMBH
Contraintes sur la nature du CID-42: coup de pied de recul ou paire de trous noirs supermassifs?
Source: NASA, Chandra
