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Découverte d’un système rare d’un trio de trous noirs super-massifs

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Une équipe internationale menée par des chercheurs sud-africains a découvert un trio de trous noirs super-massifs dans une galaxie située à 4 milliards d’années-lumière de la Terre. Leur article, paru dans le journal Nature en juin 2014, a trouvé un écho retentissant au sein de la sphère scientifique internationale.

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Carte d’interférométrie radio à très longue ligne de base (figure de gauche) et cartes d’interférométrie radio classiques, montrant une paire de trous noirs orbitant très proche – désignés sous le nom de J1502SE et J1502SW – et accompagnés d’un troisième trou noir – J1502P – situé à plus grande distance.
Crédits : R. P. Deane et al.


Les astronomes savent depuis 20 ans que le centre de chaque galaxie est un gigantesque trou noir (plusieurs millions de fois la masse du Soleil), et que les galaxies évoluent en fusionnant les unes avec les autres. Ils s’attendaient donc à trouver de nombreux trous noirs multiples. Cependant, les paires ont rarement été observées et seuls quatre triplets de trous noirs super-massifs avaient été détectés- la distance entre les deux trous noirs les plus proches étant estimée à quelques 7 800 années-lumière.

Il a pourtant suffi de l’observation de six galaxies à l’équipe du Dr Roger Deane, astrophysicien au département d’astronomie de l’Université de Cape Town, pour déceler une paire de trous noirs super-massifs orbitant à « seulement » 457 années-lumière, et accompagnés d’un troisième trou noir situé à plus grande distance. La paire intriquée a été repérée dans une galaxie significativement plus éloignée que tout autre système binaire de séparation orbitale comparable.

Les données de l’étude sont issues du Réseau Européen d’Interférométrie à très longues lignes de base (ou EVN, pour European Very Long Baseline Interferometry Network), qui combine les signaux de radiotélescopes placés sur tous les continents et en Afrique du Sud, à l’observatoire de Hartebeesthoek. La précision des images a permis de révéler la paire intriquée ainsi que la signature hélicoïdale des jets générés par les trous noirs géants. Les astronomes supposent que les jets émis par l’un des trous noirs du système binaire sont modulés par le mouvement orbital de son compagnon, leur conférant une forme de tire-bouchon. Cette propriété unique pourrait représenter un moyen utile de rechercher d’autres paires sans nécessiter d’observations à très haute résolution, et même de déterminer si certains trous noirs solitaires précédemment observés n’étaient pas en fait deux trous noirs réunis.

Cette découverte est le symbole du grand potentiel de l’Afrique du Sud en radioastronomie, secteur en pleine croissance avec la construction actuelle du radiotélescope géant Square Kilometer Array (SKA).

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