Légende: Une image de la galaxie COSMOS J100043.15 + 020637.2 prise avec la caméra avancée pour les levés sur le télescope spatial Hubble. Julia Comerford.
Les astronomes ont découvert 33 paires de trous noirs fusionnant dans des danses cosmiques les unes autour des autres, une découverte qui a été prédite ou «chorégraphiée» par Isaac Newton. «Ces résultats sont importants parce que nous savons maintenant que ces trous noirs de« valse »sont beaucoup plus courants que ce que nous connaissions auparavant», a déclaré le Dr Julia Comerford de l'Université de Californie à Berkeley, lors de la réunion de l'American Astronomical Society à Washington, DC. «Les fusions de galaxies sont à l'origine de la valse, peuvent utiliser cette constatation pour déterminer la fréquence des fusions. Les trous noirs qui dansent vers nous sont décalés vers la lumière bleue, et ceux qui s'éloignent de nous sont décalés vers le rouge. C'est donc comme une boule disco cosmique qui nous montre où les trous noirs dansent. »
Les danses se produisent dans des trous noirs doubles, qui sont différents des trous noirs binaires en ce que la distance entre les deux objets est beaucoup plus grande pour les trous noirs doubles.
"Ces trous noirs ont une séparation d'un kilo parsec", a déclaré Comerford. "Vous n'avez pas entendu parler de beaucoup de petits trous noirs binaires, car personne n'en a définitivement trouvé. Mais c'est la prochaine meilleure chose. Nous savons que ces duels vont fusionner et pouvons utiliser des modèles pour savoir à quelle fréquence ils fusionnent. »
L'équipe a pu observer les trous noirs sur lesquels le gaz s'est effondré, et ce gaz libère de l'énergie et alimente chaque trou noir en un noyau galactique actif (AGN), qui illumine le trou noir comme un arbre de Noël.
Les observations astronomiques ont montré que presque chaque galaxie a un trou noir supermassif central (avec une masse d'un million à un milliard de fois la masse du Soleil), et aussi que les galaxies entrent en collision et fusionnent pour former de nouvelles galaxies plus massives. À la suite de ces deux observations, une fusion entre deux galaxies devrait apporter deux trous noirs supermassifs à la nouvelle galaxie plus massive formée à partir de la fusion. Les deux trous noirs en spirale progressivement vers le centre de cette galaxie, s'engageant dans un bras de fer gravitationnel avec les étoiles environnantes. Le résultat est une danse de trou noir. Une telle danse devrait se produire dans notre propre galaxie de la Voie lactée dans environ 3 milliards d'années, lorsqu'elle entre en collision avec la galaxie d'Andromède.
L'équipe d'astronomes a utilisé deux nouvelles techniques pour découvrir les trous noirs valsant. Tout d'abord, ils ont identifié les trous noirs valsant et leurs vitesses par la boule disco du décalage rouge ou bleu.
La deuxième technique pour identifier les trous noirs valsant à travers la découverte fortuite d'une galaxie curieuse. Tout en inspectant visuellement des images de galaxies prises avec la caméra avancée pour les levés sur le télescope spatial Hubble, l'équipe a remarqué une galaxie avec une queue de marée d'étoiles, de gaz et de poussière, un signe indubitable que la galaxie avait récemment fusionné avec une autre galaxie, et la galaxie comportait également deux noyaux brillants près de son centre. L'équipe a reconnu que les deux noyaux brillants pourraient être les AGN de deux trous noirs valsant, une hypothèse apparemment appuyée par l'activité récente de fusion de galaxies mise en évidence par la queue de marée. Pour tester cette hypothèse, la nuit suivante, l'équipe a obtenu un spectre de la galaxie avec le spectrographe DEIMOS sur le télescope Keck II de 10 mètres (400 pouces) de Mauna Kea, à Hawaï.
Le spectre a montré que les deux noyaux centraux de la galaxie étaient en effet les deux AGN, ce qui confirme l'hypothèse de l'équipe selon laquelle la galaxie possède deux trous noirs supermassifs. Les trous noirs peuvent valser dans la galaxie hôte, ou la galaxie peut avoir un trou noir en recul expulsé de la galaxie par émission d'ondes gravitationnelles; des observations supplémentaires sont nécessaires pour distinguer ces explications.
Comerford a déclaré que ces nouvelles techniques peuvent être utilisées pour trouver beaucoup plus de couples valsant à l'avenir.
Source: AAS, site Web du Dr Julia Comerford
