Les astronomes ont découvert des trous noirs supermassifs dont la masse est des millions ou des milliards de fois supérieure à celle du Soleil dans la plupart des galaxies massives de l’Univers local, y compris notre Voie lactée. Les nouvelles observations de Webb ont fourni la preuve de la fusion en cours de deux galaxies et de leurs énormes trous noirs alors que l’univers n’avait que 740 millions d’années. Le système est connu sous le nom de ZS7. La plupart des trous noirs binaires devraient se trouver sur des orbites dites «quasi-circulaires». On pense que des trous noirs géants ont été créés lorsqu’un jour deux trous noirs plus petits sont entrés en collision et ont fusionné. Et maintenant, les scientifiques se demandent si nous pouvons en apprendre davantage sur l’arbre généalogique du trou noir en remontant sur les générations.
Webb a découvert la fusion de trous noirs la plus éloignée à ce jour. Une équipe internationale d’astronomes a utilisé le télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA pour trouver des preuves d’une fusion en cours de deux galaxies et de leurs énormes trous noirs alors que l’univers n’avait que 740 millions d’années. Il s’agit de la détection la plus lointaine d’une fusion de trous noirs jamais réalisée et de la première fois que le phénomène est détecté aussi tôt dans l’Univers, rapporte la Royal Astronomical Society dans ses avis mensuels.
Les astronomes ont découvert des trous noirs supermassifs dont la masse est des millions ou des milliards de fois supérieure à celle du Soleil dans la plupart des galaxies massives de l’Univers local, y compris notre Voie lactée. Ces trous noirs ont probablement eu une influence majeure sur l’évolution des galaxies dans lesquelles ils résident. Cependant, les scientifiques ne comprennent pas encore pleinement comment ces objets ont grandi et sont devenus si massifs. La découverte de trous noirs géants déjà existants au cours du premier milliard d’années après le Big Bang indique qu’une telle croissance a dû se produire très rapidement et très tôt. Le télescope spatial James Webb apporte désormais un nouvel éclairage sur la croissance des trous noirs dans l’Univers primitif.
Les nouvelles observations de Webb ont fourni la preuve de la fusion en cours de deux galaxies et de leurs énormes trous noirs alors que l’univers n’avait que 740 millions d’années. Le système est connu sous le nom de ZS7.
Les trous noirs massifs qui accumulent activement de la matière présentent des caractéristiques spectrographiques distinctives qui permettent aux astronomes de les identifier. Pour les galaxies très lointaines, comme celles de cette étude, ces signatures ne sont pas accessibles depuis la Terre et ne peuvent être vues qu’à l’aide de Webb.
Emplacement de ZS7 dans l’image PRIMER. Caméra NIR
“Nous avons trouvé des preuves de gaz très dense avec des mouvements rapides à proximité immédiate du trou noir, ainsi que de gaz chaud et hautement ionisé éclairé par le rayonnement énergétique que les trous noirs produisent généralement pendant les épisodes d’accrétion”, a expliqué l’auteur principal Hannah Uebler de l’étude. Université de Cambridge en Grande-Bretagne. “Grâce à la clarté sans précédent de ses capacités d’imagerie, Webb a également permis à notre équipe de séparer spatialement les deux trous noirs.”
L’équipe a découvert que l’un des deux trous noirs avait une masse 50 millions de fois supérieure à celle du Soleil. “La masse de l’autre trou noir est probablement similaire, bien qu’elle soit beaucoup plus difficile à mesurer car ce deuxième trou noir est recouvert de gaz dense”, a expliqué Roberto Maiolino, membre de l’équipe de l’Université de Cambridge et de l’University College London au Royaume-Uni. .
“Nos résultats montrent que les fusions constituent une voie importante par laquelle les trous noirs peuvent se développer rapidement, même à l’aube cosmique”, a expliqué Hanna. “Avec les autres découvertes de Webb sur les trous noirs massifs et actifs dans l’Univers lointain, nos résultats montrent également que les trous noirs massifs ont façonné l’évolution des galaxies depuis le tout début.”
Environnement ZS7. Caméra NIR
L’équipe note qu’après la fusion de deux trous noirs, ils commenceront également à générer des ondes gravitationnelles. Des événements similaires pourraient être détectés par la prochaine génération d’observatoires d’ondes gravitationnelles, comme la prochaine mission LISA (Laser Interferometer Space Antenna), qui a récemment été approuvée par l’Agence spatiale européenne et sera le premier observatoire spatial dédié à l’étude des ondes gravitationnelles.
“Les résultats de Webb nous indiquent que les systèmes plus légers détectés par LISA devraient être beaucoup plus courants qu’on ne le pensait auparavant”, a déclaré Nora Lutzgendorff, scientifique responsable du projet LISA, de l’Agence spatiale européenne aux Pays-Bas. «Cela nous obligera probablement à ajuster nos modèles pour les performances de LISA dans cette plage de masse. Ce n’est que la pointe de l’iceberg.»
Cette découverte a été faite lors d’observations réalisées dans le cadre du programme Galaxy Assembly avec NIRSpec Integral Field Spectroscopy. L’équipe a récemment reçu un nouveau grand programme dans le cadre du 3ème cycle d’observation de Webb pour étudier en détail la relation entre les trous noirs massifs et leurs galaxies hôtes au cours du premier milliard d’années. Un élément important de ce programme sera la recherche et la caractérisation systématiques des fusions de trous noirs. Ces efforts détermineront la vitesse à laquelle les fusions de trous noirs se produisent au cours des premières époques cosmiques et évalueront le rôle des fusions dans la croissance précoce des trous noirs ainsi que la vitesse à laquelle les ondes gravitationnelles ont été produites depuis la nuit des temps.
Certains trous noirs binaires peuvent orbiter autour d’eux sur des orbites en forme d’œuf. L’excentricité des orbites de ces trous noirs, détectée grâce aux ondes gravitationnelles, pourrait raconter l’histoire de leur création.
Grâce aux mesures d’ondes gravitationnelles du Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), situé aux États-Unis, et des détecteurs Virgo et KAGRA, situés respectivement en Italie et au Japon, les scientifiques ont découvert que les orbites de certains trous noirs binaires pourraient être ovoïdes. en forme et montre une curieuse hésitation. La découverte de ces orbites ovales dans les systèmes binaires de trous noirs pourrait aider les chercheurs à déterminer comment chacun de ces systèmes s’est formé.
“Nous avons constaté que la plupart des trous noirs binaires devraient se trouver sur des orbites dites “quasi-circulaires”. “”Quasi” signifie simplement que la séparation des trous noirs diminue avec le temps en raison de l’émission d’ondes gravitationnelles”, a déclaré l’auteur principal de l’étude, Nihar Gupte, de l’Institut Max Planck de physique gravitationnelle en Allemagne et de l’Université du Maryland.
Diagramme montrant comment un événement shell courant se produit. M1 est une étoile qui devient une naine rouge, se gonflant pour entourer le trou noir (M2) de gaz (rouge). Duran D’Souza
“Notre étude suggère que certains des trous noirs binaires observés pourraient se trouver sur des orbites “excentriques””, a ajouté Gupte. “Cela signifie que les orbites des trous noirs sont ovales ou en forme d’œuf.”
L’équipe a également découvert que la pointe de cette orbite ovale en forme d’œuf peut tourner lorsque les trous noirs tournent autour les uns des autres, a expliqué le chercheur.
“Nous avons également constaté que si nous analysons ces événements à l’aide d’un modèle non excentrique, les masses des trous noirs seront surestimées”, a ajouté Gupte.
Gupte et ses collègues ont examiné 57 paires de trous noirs binaires détectés à l’aide d’ondes gravitationnelles par la collaboration LIGO-Virgo-KAGRA. Les ondes gravitationnelles sont des ondulations dans l’espace-temps prédites pour la première fois par Albert Einstein dans sa célèbre théorie de la relativité générale de 1915.
Schéma montrant deux mécanismes possibles pour la formation d’un trou noir binaire, parmi lesquels on peut choisir en examinant l’excentricité de ces configurations. Nihar Gupté
La relativité générale suggère que les objets ayant une masse créent une courbure dans le tissu même de l’espace et du temps, combinés en une entité à quatre dimensions appelée «espace-temps». La gravité naît de cette courbure, qui devient plus extrême à mesure que la masse des objets augmente. C’est pourquoi les étoiles ont une plus grande influence gravitationnelle que les planètes, et les galaxies ont une plus grande influence gravitationnelle que les étoiles.
Einstein a également prédit dans cette théorie révolutionnaire de la gravité que lorsque les objets accélèrent, ils envoient de minuscules ondulations qui rayonnent à travers l’espace-temps: des ondes gravitationnelles. Cependant, ces ondulations sont mineures jusqu’à ce que la région des objets super denses tels que les étoiles à neutrons et les trous noirs soit atteinte.
Lorsque les étoiles à neutrons binaires ou les trous noirs tournent autour les uns des autres, ils émettent constamment des ondes gravitationnelles qui transportent l’énergie hors du système sous forme de moment cinétique. La perte de moment cinétique provoque la contraction des orbites de ces corps, les rapprochant jusqu’à ce que leur influence gravitationnelle prenne le dessus. Finalement, ils entrent en collision et fusionnent.
Einstein pensait que même ces ondes gravitationnelles seraient trop faibles pour être détectées sur Terre. Heureusement, en septembre 2015, LIGO a donné tort au grand scientifique en détectant GW150914, un signal d’onde gravitationnelle provenant de la fusion de deux trous noirs situés à plus d’un milliard d’années-lumière.
Alors que le nombre de détections d’ondes gravitationnelles continue d’augmenter, des scientifiques comme Gupta apprennent à les utiliser pour découvrir des détails sur les objets qui les créent, montre cette nouvelle étude.
Une illustration de trous noirs jumeaux sonnant dans l’espace-temps comme une cloche avec des ondes gravitationnelles. ESA–C.Carreau
Gupta a expliqué que l’utilisation des ondes gravitationnelles pour comprendre les orbites des trous noirs binaires est similaire à la façon dont les paléontologues étudient les os pour reconstruire la façon dont les dinosaures auraient pu vivre. De cette manière, les physiciens peuvent étudier les propriétés de la fusion des trous noirs binaires pour comprendre comment les trous noirs binaires se réunissent en premier lieu.
Cela peut se produire de deux manières différentes. Les interactions dynamiques se produisent lorsqu’un trou noir binaire entre en collision et interagit avec un autre trou noir ou même un autre système de trous noirs binaires.
D’un autre côté, les étoiles binaires peuvent être isolées et se former plus simplement: à partir de deux étoiles déjà en orbite l’une autour de l’autre qui deviennent des trous noirs, ou à partir d’un trou noir qui se rapproche trop d’un autre et forme une étoile binaire avant d’entrer en collision et de fusionner.
“L’idée clé est que si nous observons une étoile binaire avec une excentricité, cela est probablement le résultat d’une interaction dynamique”, a déclaré Gupta. «Ces interactions chaotiques peuvent briser l’étoile binaire et éjecter les trous noirs qui la constituent de leurs galaxies hôtes et amas de galaxies. Mais parfois, ils peuvent aussi raccourcir la distance entre deux trous noirs, provoquant une excentricité et les faisant fusionner en peu de temps.»
En plus d’utiliser l’excentricité orbitale pour étudier les trous noirs binaires, le scientifique et son équipe s’intéressent également à l’étude de la manière dont la nature ovale des orbites affecte l’émission d’ondes gravitationnelles par ces systèmes.
Illustration de trous noirs binaires avec des orbites en forme d’œuf. Nihar Gupté
“Lorsque vous avez une excentricité, cela signifie qu’à certains points de l’orbite, les trous noirs sont plus rapprochés”, a expliqué Gupta. «Lorsque les trous noirs sont plus rapprochés, ils ont une plus grande accélération, ce qui signifie qu’ils émettent plus d’ondes gravitationnelles. En revanche, s’ils sont éloignés, ils ont moins d’accélération, ce qui signifie qu’ils émettent moins d’ondes gravitationnelles.
“Donc, ce que vous finissez par voir, ce sont de petits pics dans l’amplitude de la forme d’onde du modèle global d’ondes gravitationnelles, qui sont causés par le rapprochement et l’éloignement des trous noirs les uns des autres!”
La nature et l’histoire des trous noirs binaires seraient incroyablement difficiles à déterminer sans l’utilisation d’ondes gravitationnelles. Une méthode alternative pour comprendre l’origine des trous noirs binaires consiste à rechercher les événements dits « d’enveloppe commune » en utilisant l’astronomie lumineuse standard.
Ces événements commencent par une étoile et un trou noir en orbite l’un autour de l’autre, et cette étoile devient une géante rouge. Les couches externes de l’étoile gonflée et gonflée créent une coque commune autour des deux occupants de l’étoile binaire, créant ainsi une friction entre le trou noir et l’étoile. Cela comprime l’orbite de l’étoile binaire et, finalement, une fois que la géante rouge est devenue un trou noir, cela entraîne une fusion de trous noirs binaires.
«Le problème est qu’il est difficile d’observer cette période critique à l’aide d’observations électromagnétiques. En effet, les étoiles massives sont rares et de courte durée, de sorte que les phases évolutives critiques des fusions d’objets compacts occupent une petite fraction de ces systèmes», a déclaré Gupta. «D’un autre côté, en étudiant les ondes gravitationnelles, nous pouvons comprendre les derniers instants d’une fusion binaire. Cela peut nous permettre de retracer l’histoire de la fusion et d’émettre des hypothèses sur ce qui a pu la façonner.»
Il a ajouté que les ondes gravitationnelles sont particulièrement utiles à cet égard car elles constituent une «sonde extrêmement propre» pour les événements lointains. Cela fait référence au fait que ces ondulations dans l’espace-temps peuvent parcourir de vastes distances sans interférence de ce qui se trouve entre l’étoile binaire et la Terre.
“Bien que nous ne prétendions pas qu’il s’agisse d’une détection définitive de trous noirs binaires excentriques, ces résultats indiquent une excentricité dans la population existante”, a déclaré Gupte. «Il s’agit d’une considération importante pour le cycle d’observation actuel du détecteur d’ondes gravitationnelles au sol, ainsi que pour les futurs détecteurs d’ondes gravitationnelles au sol et dans l’espace.»
«Nous ne disposons actuellement pas de suffisamment de données pour déterminer de manière définitive l’origine des trous noirs binaires. Cependant, si nous observons des trous noirs binaires plus excentriques à l’avenir, nous pourrons commencer à imposer des contraintes sur les mécanismes qui forment ces systèmes.»
Les trous noirs sont des régions monstrueuses et monolithiques de l’espace et du temps qui ont captivé l’imagination de l’humanité. Certains sont créés par la mort et l’effondrement d’une étoile massive – mais aucune étoile ne peut donner naissance aux trous noirs les plus colossaux. Il s’agit de trous noirs supermassifs tapis au cœur de galaxies dont la masse équivaut à des millions, voire des milliards de soleils.
On pense que des trous noirs géants comme ceux-ci ont été créés lorsque deux trous noirs plus petits sont entrés en collision et ont fusionné un jour. Et maintenant, les scientifiques se demandent si nous pouvons en apprendre davantage sur l’arbre généalogique du trou noir en remontant sur les générations.
S’il existe un objet ou un événement cosmologique censé être mystérieux, c’est bien un trou noir. Cette région de l’espace est marquée par une frontière appelée horizon des événements, la barrière entre notre univers et tout ce qui se trouve à l’intérieur du vide lui-même. Ainsi, il est impossible de recevoir un signal et donc une information du fait de cette barrière.
En plus de cela, les trous noirs ont très peu de caractéristiques d’identification, ce que le physicien théoricien John Wheeler a décrit en disant: «Les trous noirs n’ont pas de cheveux». Cela signifie que contrairement à l’observation de la couleur ou du teint d’un enfant et à la supposition approximative de la couleur des cheveux ou de l’obésité de ses parents, les trous noirs supermassifs “sans poils” ne semblent pas donner d’indices sur leurs origines – n’est-ce pas?
Imre Bartos est un physicien de l’Université de Floride qui théorise que les caractéristiques limitées des trous noirs supermassifs (masse, spin et charge électrique) pourraient en réalité cacher des détails de la chaîne d’assemblage originale des trous noirs qui les a créés.
Le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée, Sgr A*, a été observé pour la première fois en lumière polarisée. Collaboration EHT
L’image standard de la naissance d’un trou noir, qui implique la mort et l’effondrement d’étoiles massives, dit-il, ne peut pas expliquer la création des énormes trous noirs que nous voyons aujourd’hui. Cela inclut à la fois les trous noirs supermassifs et les trous noirs de masse intermédiaire relativement plus petits avec des masses autour de 100 à 100 000 masses solaires.
Les étoiles ont une limite à la taille qu’elles peuvent atteindre sans s’effondrer sur elles-mêmes. Si une étoile devient très grande, elle explosera avant de pouvoir créer ce noyau dense qui peut former l’embryon d’un trou noir. Quel peut être le poids des trous noirs lorsqu’ils se forment à la suite de la mort d’étoiles? Cette masse est environ 50 fois supérieure à la masse de notre Soleil. Il s’agit donc d’une masse assez importante, mais loin d’être aussi grande que la masse que nous voyons pour les trous noirs supermassifs ou intermédiaires.
Cela signifie qu’il doit y avoir un autre processus créant les trous noirs les plus monstrueux, et les observations de minuscules perturbations dans l’espace-temps appelées ondes gravitationnelles suggèrent qu’un tel processus pourrait être constitué de collisions et de fusions successives de générations toujours plus grandes de trous noirs.
Comprendre pourquoi les trous noirs se rapprochent et fusionnent est essentiel pour comprendre comment l’univers a évolué et peut même aider à aller au fond des lois de la physique fondamentale.
En examinant la masse d’un trou noir supermassif et les ondes gravitationnelles issues de la fusion qui l’a créé, les chercheurs peuvent estimer les masses des trous noirs qui ont dû fusionner pour le créer en premier lieu. De plus, Bartos et ses collègues suggèrent que l’observation de la vitesse de rotation d’un trou noir pourrait également révéler la vitesse de rotation des trous noirs parents qui l’ont créé.
L’étude des signaux électromagnétiques provenant de la région où ces fusions ont eu lieu peut révéler comment ils interagissent avec leur environnement. Par exemple, les trous noirs se sont-ils nourris des gaz et de la poussière de leur environnement pour alimenter leur propre croissance?
Lorsque deux trous noirs supermassifs tournent autour l’un de l’autre et fusionnent, ils créent des ondes gravitationnelles. Avec suffisamment d’énergie, ils peuvent se “jeter” hors de leur point de départ ou même complètement hors de leur galaxie d’origine. NASA
Des trous noirs ayant une masse jusqu’à 50 fois supérieure à celle du Soleil peuvent être trouvés dans des régions abritant de nombreux autres trous noirs. Cela signifie que, tout comme nous avons des parents et des grands-parents, les fusions de trous noirs ne sont probablement pas des événements uniques et la plupart des trous noirs massifs résultent de générations répétées de fusions.
Cette situation générationnelle entraînera non seulement une accumulation de masse, mais les trous noirs filles ultérieurs collecteront également le moment cinétique de leurs ancêtres. À mesure que les trous noirs deviennent de plus en plus gros, ils devraient également tourner de plus en plus vite.
Si nous détectons une rotation plus élevée, cela pourrait être le signe qu’il peut y avoir eu des fusions antérieures. Il s’avère que pour certains des trous noirs les plus lourds que nous avons observés jusqu’à présent, nous constatons une indication du spin élevé que nous attendrions de ces fusions successives. Mais nous ne pouvons pas détecter les fusions précédentes simplement en observant les ondes gravitationnelles. Pour y parvenir, il faudrait faire fonctionner les détecteurs pendant des millions d’années, ce qui est peu probable.
On estime que la chaîne de fusions qui créerait un trou noir supermassif prendrait au moins 1 milliard d’années, mais ces titans cosmiques sont observés dans l’univers quelques centaines de millions d’années seulement après le Big Bang. Ces observations proviennent du télescope spatial James Webb (JWST). Cela laisse un problème. Les scientifiques n’ont pas encore complètement expliqué comment ces titans cosmiques sont devenus si gros et si rapides. Cependant, les indices résident peut-être dans le mécanisme ancestral lui-même.
À mesure que la sensibilité des détecteurs d’ondes gravitationnelles augmente, l’humanité commencera à remarquer ces ondulations dans l’espace et dans le temps provenant de fusions de trous noirs plus lointaines, et donc plus précoces. Cela signifie que nous devons continuer à en apprendre davantage sur la manière dont les trous noirs se sont développés au cours des 13,8 milliards d’années de l’histoire cosmique.
Les dysfonctionnements mystérieux d’un trou noir supermassif sont probablement causés par des «impacts» provenant d’un trou noir voisin. Un trou noir supermassif hoquetant a alerté les astronomes d’un tout nouveau type de comportement de trou noir, rapporte la revue Science Advances.
En 2020, un trou noir auparavant silencieux au centre d’une galaxie située à environ 800 millions d’années-lumière de la Terre et d’une masse équivalente à 50 millions de soleils a soudainement explosé, éclaircissant la matière qui l’entourait d’un facteur 1 000.
L’équipe pense que ces éruptions périodiques sont causées par un deuxième trou noir, plus petit, qui s’écrase sur un disque de gaz et de poussière, ou «disque d’accrétion», entourant le trou noir supermassif, l’amenant à «éjecter» de la matière à plusieurs reprises.
Les résultats de l’étude remettent en question l’image généralement acceptée du fonctionnement des disques d’accrétion de trous noirs. Auparavant, les scientifiques pensaient qu’il s’agissait de disques homogènes de gaz et de poussière tournant autour d’un trou noir central. Cependant, les nouveaux résultats suggèrent que certains disques d’accrétion pourraient contenir des composants exotiques tels que des étoiles et des trous noirs secondaires encore plus petits.
«C’est un animal différent. Cela ne correspond à rien de ce que nous savons sur ces systèmes. “Nous pensions en savoir beaucoup sur les trous noirs, mais cela nous dit qu’ils sont capables de bien plus”, a déclaré Dheeraj “DJ” Pasham, membre de l’équipe de recherche et scientifique à l’Institut Kavli d’astrophysique et de recherche spatiale du MIT, dans un communiqué.
L’équipe a initialement découvert ce trou noir en étudiant les données de l’ASAS-SN (Automated All-Sky Survey for Supernovae), un réseau de 20 télescopes à travers le monde qui scannent tout le ciel au-dessus de la Terre une fois par jour.
L’illustration montre les conséquences d’un trou noir se déchirant et consommant une étoile lors d’une perturbation des marées. Centre de vol spatial Goddard de la NASA/Chris Smith (USRA/GESTAR)
Lorsque ASAS-SN a balayé automatiquement le ciel en décembre 2020, des télescopes robotiques ont vu un éclair de lumière dans une partie du ciel auparavant calme contenant une galaxie située à environ 800 millions d’années-lumière. Pasham a poursuivi cette éruption avec le Neutron star Interior Composition Explorer (NICER), le télescope à rayons X de la NASA sur la Station spatiale internationale (ISS).
Pasham n’a eu que peu de temps pour utiliser le télescope de l’ISS, utilisé pour rechercher dans l’espace des sursauts de rayons X provenant d’étoiles à neutrons, de trous noirs et d’autres phénomènes gravitationnels extrêmes, ce qui l’a obligé à agir rapidement et à espérer de la chance.
“C’est soit l’utiliser, soit le perdre, et cela s’est avéré être mon plus grand succès”, a déclaré Pasham.
Le chercheur a constaté que cette galaxie continuait à éclater, et son éruption a duré environ quatre mois. Dans les observations de NICER sur cette éruption, Pasham a remarqué un curieux schéma de baisses subtiles des rayons X et de l’énergie de l’éruption tous les 8,5 jours. Le signal ressemblait presque à une baisse de lumière qui se produit lorsqu’une exoplanète traverse ou «passe» la face de son étoile, bloquant brièvement sa lumière stellaire.
“Je me demandais ce que cela signifiait parce que ce modèle ne correspond à rien de ce que nous savons sur ces systèmes”, a ajouté Pasham.
La confusion de Paschamp a été dissipée lorsqu’il a découvert des recherches suggérant que le trou noir supermassif au centre de la galaxie pourrait être mis en orbite par un trou noir de masse intermédiaire, un trou noir ayant une masse comprise entre 100 et 10 000 masses solaires.
Un deuxième trou noir perce le disque d’accrétion de son compagnon supermassif, provoquant des «situations» cosmiques. José-Luis Olivares, Massachusetts Institute of Technology
Ce trou noir plus petit pourrait orbiter autour de son homologue plus grand de telle manière qu’il entre et sort du disque d’accrétion du trou noir supermassif. Lorsque le plus petit trou noir traverse ce gaz et cette poussière, il crache un panache de gaz. Chaque plongée créerait un autre panache, d’où le schéma périodique de ce «hoquet».
Si ces panaches sont dirigés vers la Terre, ils pourraient être observés comme une baisse soudaine d’énergie dans le système affecté, car la lumière du disque d’accrétion est périodiquement éclipsée, de la même manière que la lumière des étoiles est éclipsée par une exoplanète en transit.
“J’étais très enthousiasmé par cette théorie et je leur ai immédiatement envoyé un e-mail pour leur dire: ‘Je pense que nous voyons exactement ce que prédit votre théorie'”, a ajouté Paschamp.
Cela a incité les auteurs de l’étude originale à créer des simulations intégrant les données NICER. Ils ont confirmé que le signal observé sur 8,5 jours est probablement le résultat d’un petit trou noir traversant le disque d’accrétion de son plus grand compagnon, un trou noir supermassif.
Cependant, cela n’explique toujours pas pourquoi le trou noir supermassif a soudainement explosé, mais simplement pourquoi l’explosion s’atténue périodiquement. L’équipe pense que ce trou noir a été créé parce qu’une étoile s’est récemment rapprochée trop près de sa limite extérieure, ou «horizon des événements».
L’énorme influence gravitationnelle d’un trou noir supermassif générera d’énormes forces de marée sur les étoiles qui s’approchent, les étirant verticalement et les comprimant horizontalement dans un processus appelé “spaghettification”. Cela provoquerait le déchirement de l’étoile par la perturbation des marées, provoquant un puissant éclair de lumière et un afflux soudain de matière qui éclairerait le disque d’accrétion.
Dans le cas de la galaxie nouvellement découverte, la matière ajoutée a apparemment alimenté le trou noir supermassif pendant quatre mois pendant que durait l’explosion, et signifiait également que lorsque le plus petit trou noir secondaire plongeait dans cette matière, il libérait un plus grand panache de gaz dans le l’air que d’habitude.
“Nous voyons des preuves d’objets entrant et traversant le disque sous différents angles, ce qui remet en question l’image traditionnelle d’un simple disque gazeux autour de trous noirs”, a déclaré Paschamp. “Nous pensons qu’il existe une énorme population de tels systèmes.”
Richard Saxton est un astronome en rayons X au Centre européen d’astronomie spatiale de Madrid qui n’a pas participé à l’étude. Il a déclaré que les nouveaux résultats et la technique utilisée pour les obtenir pourraient aider les astronomes à mieux comprendre les trous noirs supermassifs et les environnements exotiques dans lesquels ils vivent.
“Ce résultat montre que des trous noirs supermassifs très proches peuvent être communs dans les noyaux galactiques, ce qui constitue une avancée très intéressante pour les futurs détecteurs d’ondes gravitationnelles”, a déclaré Saxton dans un communiqué. «Il s’agit d’un brillant exemple de la manière d’utiliser les débris d’une étoile détruite pour éclairer l’intérieur du noyau galactique, qui autrement resterait sombre. C’est comme utiliser un colorant fluorescent pour détecter une fuite dans un tuyau.»