Pour la toute première fois, Les astronomes de l'Université du Nouveau-Mexique disent avoir été capables d'observer et de mesurer le mouvement orbital entre deux trous noirs supermassifs à des centaines de millions d'années-lumière de la Terre - une découverte en préparation depuis plus d'une décennie.

Karishma Bansal, étudiante diplômée du Département de physique et d'astronomie de l'UNM, est la première auteure de l'article, 'Contrainter l'orbite du binaire supermassif du trou noir 0402+379', récemment publié dans Le Journal d'Astrophysique . Elle, avec le professeur Greg Taylor de l'UNM et ses collègues de Stanford, l'observatoire naval américain et l'observatoire Gemini, étudient l'interaction entre ces trous noirs depuis 12 ans.

"Pendant longtemps, nous avons cherché dans l'espace pour essayer de trouver une paire de ces trous noirs supermassifs en orbite à la suite de la fusion de deux galaxies, " a déclaré Taylor. " Même si nous avons théorisé que cela devrait se produire, personne ne l'avait jamais vu jusqu'à présent."

Début 2016, une équipe internationale de chercheurs, dont un ancien de l'UNM, travaillant sur le projet LIGO a détecté l'existence d'ondes gravitationnelles, confirmant la prédiction centenaire d'Albert Einstein et étonnant la communauté scientifique. Ces ondes gravitationnelles sont le résultat de deux trous noirs de masse stellaire (environ 30 masses solaires) entrés en collision dans l'espace pendant le temps de Hubble. Maintenant, grâce à ces dernières recherches, les scientifiques pourront commencer à comprendre ce qui conduit à la fusion des trous noirs supermassifs qui crée des ondulations dans le tissu de l'espace-temps et commencer à en apprendre davantage sur l'évolution des galaxies et le rôle que ces trous noirs y jouent.

Utilisation du tableau Very Long Baseline Array (VLBA), un système composé de 10 radiotélescopes à travers les États-Unis et exploité à Socorro, N.M., les chercheurs ont pu observer plusieurs fréquences de signaux radio émis par ces trous noirs supermassifs (SMBH). Heures supplémentaires, les astronomes ont essentiellement pu tracer leur trajectoire et les confirmer comme un système binaire visuel. En d'autres termes, ils ont observé ces trous noirs en orbite les uns avec les autres.

« Quand le Dr Taylor m'a donné ces données, j'étais au tout début d'apprendre à les imager et à les comprendre, " dit Bansal. " Et, comme j'ai appris qu'il y avait des données remontant à 2003, nous l'avons tracé et déterminé qu'ils sont en orbite l'un autour de l'autre. C'est très excitant."

Pour Taylor, la découverte est le résultat de plus de 20 ans de travail et un exploit incroyable compte tenu de la précision requise pour effectuer ces mesures. À environ 750 millions d'années-lumière de la Terre, la galaxie nommée 0402+379 et les trous noirs supermassifs qu'elle contient, sont incroyablement loin; mais sont également à la distance parfaite de la Terre et les uns des autres pour être observés.

Bansal dit que ces trous noirs supermassifs ont une masse combinée de 15 milliards de fois celle de notre soleil, ou 15 milliards de masses solaires. La taille incroyable de ces trous noirs signifie que leur période orbitale est d'environ 24, 000 ans, alors que l'équipe les observe depuis plus d'une décennie, ils n'ont pas encore vu la moindre courbure dans leur orbite.

"Si vous imaginez un escargot sur la planète Terre récemment découverte en orbite autour de Proxima Centauri - à 4,243 années-lumière - se déplaçant à 1 cm par seconde, c'est le mouvement angulaire que nous résolvons ici, " a déclaré Roger W. Romani, professeur de physique à l'Université de Stanford et membre de l'équipe de recherche.

"Ce que nous avons pu faire est une véritable réussite technique au cours de cette période de 12 ans en utilisant le VLBA pour obtenir une résolution et une précision suffisantes dans l'astrométrie pour voir réellement l'orbite se produire, " a déclaré Taylor. "C'est un peu un triomphe technologique d'avoir pu faire cela."

Alors que l'accomplissement technique de cette découverte est vraiment incroyable, Bansal et Taylor disent que la recherche pourrait aussi nous apprendre beaucoup sur l'univers, d'où viennent les galaxies et où elles vont.

"Les orbites des étoiles binaires ont fourni d'énormes informations sur les étoiles, " a déclaré Bob Zavala, un astronome de l'observatoire naval américain. "Maintenant, nous pourrons utiliser des techniques similaires pour comprendre les trous noirs super-massifs et les galaxies dans lesquelles ils résident."

Continuer à observer l'orbite et l'interaction de ces deux trous noirs supermassifs pourrait également nous aider à mieux comprendre à quoi pourrait ressembler l'avenir de notre propre galaxie. À l'heure actuelle, la galaxie d'Andromède, qui a également une SMBH en son centre, est sur le point d'entrer en collision avec notre Voie Lactée, ce qui signifie l'événement que Bansal et Taylor observent actuellement, pourrait se produire dans notre galaxie dans quelques milliards d'années.

"Les trous noirs supermassifs ont beaucoup d'influence sur les étoiles qui les entourent et sur la croissance et l'évolution de la galaxie, " expliqua Taylor. " Alors, comprendre davantage à leur sujet et ce qui se passe lorsqu'ils fusionnent les uns avec les autres pourrait être important pour notre compréhension de l'univers."

Bansal dit que l'équipe de recherche effectuera une autre observation de ce système dans trois ou quatre ans pour confirmer le mouvement et obtenir une orbite précise. En attendant, l'équipe espère que cette découverte encouragera les travaux connexes des astronomes du monde entier.