Les astronomes ont trouvé une galaxie avec 3 trous noirs supermassifs en son centre


Les astronomes ont découvert une galaxie contenant trois trous noirs supermassifs au centre.

NGC 6240 est un casse-tête pour les astronomes. Pendant longtemps, les astronomes ont cru que la galaxie était le résultat d’une fusion entre deux galaxies, et cette fusion est évidente dans la forme de la galaxie : Elle a une apparence instable, avec deux noyaux et des extensions et des boucles.

NGC 6240 se trouve à environ 400 millions d’années-lumière, dans la constellation d’Ophiuchus. Même si elle a été étudiée intensément, c’est un endroit très poussiéreux, et certains détails ont été obscurcis. Mais une nouvelle étude utilisant le Very Large Telescope (VLT) de l’European Southern Observatory (ESO), ainsi que le spectrographe 3D MUSE avancé, a ouvert une nouvelle fenêtre sur NGC 6240 et a révélé une grande surprise.

La galaxie est le résultat de la fusion non pas de deux, mais de trois galaxies. Elle abrite donc trois trous noirs supermassifs.

“Jusqu’à présent, une telle concentration de trois trous noirs supermassifs n’avait jamais été découverte dans l’Univers.” – Dr Peter Weilbacher, Institut d’astrophysique de Leibniz.

Le spectrographe MUSE est un spectrographe de lumière visible qui offre à la fois un large champ de vision et une excellente résolution spatiale, grâce à l’optique adaptative. C’est ce qu’on appelle un spectrographe panoramique à champ intégral. Il a vu sa première lumière en 2014 et est optimisé pour l’étude d’une grande variété d’objets, dont les trous noirs supermassifs des galaxies voisines. Les astronomes ont utilisé la puissance de MUSE pour observer NGC 6240 avec plus de précision que jamais auparavant, révélant les trois trous noirs supermassifs.

De nouvelles observations montrent que NGC 6240 abrite trois trous noirs supermassifs, et non deux. Le trou noir du nord (N) était connu auparavant, et est un trou actif. Les nouvelles observations montrent que le trou noir sud est en fait deux trous : S1 et S2. Image : P Weilbacher (AIP), NASA, ESA, Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration, et A Evans (Université de Virginie, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University)

Une équipe internationale de scientifiques a produit cette nouvelle recherche, dirigée par des scientifiques de Gottingen et de Potsdam. L’étude est publiée dans la revue Astronomy and Astrophysics. Leur article s’intitule Un système de triple noyau à l’état avancé ou final de fusion.

“Grâce à nos observations à très haute résolution spatiale, nous avons pu montrer que le système de galaxies en interaction NGC 6240 abrite en son centre non pas deux – comme on le supposait auparavant – mais trois trous noirs supermassifs”, a déclaré le professeur Wolfram Kollatschny de l’Université de Göttingen, auteur principal de l’étude.

“Jusqu’à présent, une telle concentration de trois trous noirs supermassifs n’avait jamais été découverte dans l’Univers”, ajoute le Dr Peter Weilbacher de l’Institut Leibniz d’astrophysique de Potsdam (AIP). “Le cas présent fournit la preuve d’un processus de fusion simultanée de trois galaxies avec leurs trous noirs centraux.”

Une image de l’Observatoire Chandra à rayons X de NGC 6240 superposée à une image en lumière visible. Même en radiographie, le trou noir austral apparaît comme une entité unique. Crédit d’image : Domaine public, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=99501

Cette étude pourrait faire partie d’un chaînon manquant dans notre compréhension de la formation des galaxies. Les plus grandes et les plus massives galaxies de l’univers sont un peu un casse-tête. Notre compréhension de leur formation ne peut pas expliquer les plus grandes. Il n’y a pas eu assez de temps dans l’âge approximatif de 14 milliards d’années de l’Univers pour que les galaxies les plus massives se forment, même en tenant compte de la fusion de deux galaxies.

Mais si trois galaxies peuvent fusionner simultanément, comme c’est le cas de NGC 6240, alors cela explique en grande partie l’existence de galaxies énormes.

“Si, toutefois, des processus de fusion simultanée de plusieurs galaxies avaient lieu, alors les plus grandes galaxies avec leurs trous noirs centraux supermassifs étaient capables d’évoluer beaucoup plus rapidement”, a déclaré Peter Weilbacher dans un communiqué de presse. “Nos observations fournissent la première indication de ce scénario.”

Les capacités du spectrographe MUSE ont rendu cette découverte possible. Non seulement il est monté sur le VLT de 8 mètres avec une optique adaptative, ce qui lui donne une netteté semblable à celle du télescope spatial Hubble, mais il crée un spectre pour chaque pixel de l’image. Cette puissance lui a permis de scruter la poussière et de résoudre le trou noir sud en deux trous noirs distincts.

Cette vue montre le VLT Unit Telescope 4 à l’intérieur de son boîtier. Le télescope lui-même apparaît au centre et le nouvel instrument MUSE est à gauche. Cet outil de découverte unique et puissant utilise 24 spectrographes pour séparer la lumière en ses couleurs composantes afin de créer à la fois des images et des spectres de régions sélectionnées du ciel. MUSE combine le potentiel de découverte d’un appareil d’imagerie avec les capacités de mesure d’un spectrographe, tout en tirant parti de la netteté d’image beaucoup plus grande offerte par l’optique adaptative. Crédit image : Eric Le Roux/Université Claude Bernard Lyon 1/CNRS/ESO

NGC 6240 est probablement proche de la fin de son processus de fusion, qui peut prendre plus d’un milliard d’années pour se conclure. Chacun des trous noirs supermassifs a plus de masse que 90 millions de soleils, et éventuellement ces trois trous noirs fusionneront en un seul mastodonte massif. Quand cela arrivera, dans un futur lointain, cette fusion créera de puissantes vagues gravitationnelles.

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Source : Universe Today – Traduit par Anguille sous roche

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