Une étude utilisant plusieurs radiotélescopes confirme que les trous noirs supermassifs trouvés au centre des galaxies peuvent former des paires liées gravitationnellement lorsque les galaxies fusionnent.

L'article publié dans le numéro du 18 septembre de Astronomie de la nature met en lumière une classe de trous noirs ayant une masse supérieure à un million de fois la masse du soleil. Les trous noirs supermassifs devraient former des paires étroitement liées à la suite de la fusion de deux galaxies.

"Le double trou noir que nous avons trouvé a la plus petite séparation de tous ceux détectés jusqu'à présent par imagerie directe, " a déclaré David Merritt, professeur de physique au Rochester Institute of Technology, un co-auteur sur le papier.

Les trous noirs supermassifs sont situés dans la galaxie spirale NGC 7674, à environ 400 millions d'années-lumière de la Terre, et sont séparés par une distance inférieure à une année-lumière. L'étude a été dirigée par Preeti Kharb, du Centre national de radioastrophysique de l'Université de Pune en Inde et co-écrit par Dharam Vir Lal, également à l'Université de Pune et Merritt au RIT.

"La masse combinée des deux trous noirs est d'environ 40 millions de fois la masse du Soleil, et la période orbitale du binaire est d'environ 100, 000 ans, " a déclaré Merritt.

Une classe de petits trous noirs se forme lorsque des étoiles massives explosent en supernovae. Une collision de trous noirs de masse stellaire a conduit à la découverte historique des ondes gravitationnelles en 2015 à l'aide de l'observatoire des ondes gravitationnelles de l'interféromètre laser. Les trous noirs étaient environ 29 et 36 fois la masse du soleil et sont entrés en collision à 1,3 milliard d'années-lumière

"Un binaire supermassif génère des ondes gravitationnelles avec une fréquence bien inférieure à la fréquence caractéristique des binaires de masse stellaire et son signal est indétectable par LIGO, " a déclaré Merritt.

Pour simuler un détecteur très sensible, les chercheurs ont utilisé une méthode pour faire fonctionner les radiotélescopes du monde entier comme un seul grand télescope et atteindre une résolution d'environ 10 millions de fois la résolution angulaire de l'œil humain.

"En utilisant des techniques d'interférométrie à très longue ligne de base, deux sources compactes d'émission radio ont été détectées au centre de NGC 7674; les deux radiosources ont des propriétés connues pour être associées à des trous noirs massifs qui accrètent du gaz, impliquant la présence de deux trous noirs, " a déclaré Merritt.

La galaxie hébergeant le trou noir supermassif binaire émet fortement des ondes radio. La détection confirme une théorie prédisant la présence d'un binaire compact dans une radiogalaxie portant une forme de "Z".

"Cette morphologie résulterait des effets combinés de la fusion des galaxies suivie de la formation du binaire massif, " a déclaré Merritt.