Morphologie et propriétés aux rayons X de SDSS J0849+1114. Cette figure montre l'image d'archive HST WFC3 F105W dans la figure principale et l'image radiographique Chandra 0,3-8 keV dans le coin supérieur droit, avec des contours HST superposés sur chacun. Nous montrons également dans le coin inférieur gauche l'image tricolore SDSS de résolution inférieure montrant clairement les trois noyaux séparés dans cette fusion à un stade avancé. Les images HST et SDSS démontrent la morphologie très perturbée de cette fusion avancée, tandis que l'image Chandra révèle trois sources ponctuelles de rayons X nucléaires avec des séparations de paires <10 kpc. Crédit :Pfeifle et al., ApJL, soumis
Les astronomes ont découvert huit candidats AGN doubles enterrés, le plus grand échantillon de trous noirs supermassifs d'accrétion cachés dans les fusions de galaxies à un stade avancé, sélectionné à l'aide du télescope spatial Wide-Field Infrared Survey Explorer (WISE) de la NASA. Ce résultat sera présenté par l'étudiant diplômé Ryan Pfeifle de l'Université George Mason (Fairfax, Virginie, U.S.) lors de la réunion annuelle de la Société Européenne d'Astronomie (EWASS2019) à Lyon, La France, vendredi, 28 juin.
Des campagnes d'observation et des études théoriques ont montré à la fois que les trous noirs supermassifs (SMBH) résident au centre de la plupart des galaxies et que les interactions entre galaxies sont omniprésentes dans l'Univers. Par conséquent, les galaxies grandissent et évoluent hiérarchiquement par collisions, qui alimentent et par conséquent font croître les SMBH dans leurs centres.
Les fusions à un stade avancé devraient en fait accueillir des SMBH à double accrétion, ou des noyaux galactiques actifs (AGN) - preuve sans ambiguïté d'une fusion en cours - avec des séparations de paires inférieures à 10 kpc et qui devraient faciliter la croissance la plus rapide des trous noirs. Des décennies de campagnes d'observation ont démontré, cependant, la rareté excessive des SMBH à double accrétion.
Non seulement l'existence, la fréquence, et les taux d'accrétion de ces systèmes AGN doubles ont des implications astrophysiques importantes sur la formation et la croissance des SMBH et leur connexion aux galaxies hôtes dans lesquelles elles résident, ils sont les précurseurs des fusions SMBH, qui seront les événements d'ondes gravitationnelles les plus titanesques de l'Univers, un sujet d'actualité.
Propriétés morphologiques de l'échantillon de fusion de galaxies. Cette figure affiche les images tricolores SDSS pour l'échantillon complet de 15 fusions de galaxies à un stade avancé. Le Nord est en haut et l'Est est à gauche. Chaque système présente des morphologies fortement perturbées et des séparations de paires de 10 kpc ou moins, indiquant qu'il s'agit de fusions de galaxies à un stade avancé. Huit fusions dans cet échantillon ne montrent aucun signe clair d'activité AGN sur la base des spectres SDSS, mais se manifestent plutôt comme des régions de formation d'étoiles ou composites. Crédit :Pfeifle et al., ApJ, Tome 875, Numéro 2, identifiant. 117, 2019
Dans une étude de suivi, l'équipe internationale de scientifiques rapporte également - en utilisant des rayons X à haute résolution spatiale, proche IR, et diagnostics spectroscopiques optiques - un cas d'un triplet de trous noirs supermassifs accrétés avec des séparations mutuelles <10 kiloparsec (=32615,63797 année-lumière) dans la fusion avancée SDSS J084905.51+111447.2.
La dynamique d'un système de trou noir triple massif peut considérablement raccourcir l'échelle de temps de fusion de deux trous noirs.
Ryan Pfeifle explique :« La découverte suggère que cela peut être un mécanisme important pour conduire l'inspiration binaire du trou noir et produire des sources d'ondes gravitationnelles. »
Propriétés aux rayons X de l'échantillon de fusion de galaxies. Cette figure affiche les images de rayons X Chandra 0,3-8 keV avec des contours de bande r SDSS superposés sur chaque panneau pour l'échantillon complet de 15 fusions de galaxies à un stade avancé. Le Nord est en haut et l'Est est à gauche. Dans huit des 15 fusions, nous trouvons des preuves d'au moins deux sources de rayons X nucléaires, fortement évocateur d'AGN double, et nous trouvons que deux de ces systèmes présentent trois sources de rayons X. Dans chaque système de fusion, nous trouvons également au moins une source de rayons X et, en combinaison avec nos résultats spectroscopiques LBT, nous confirmons que chaque système héberge au moins un AGN. Quatre des candidats AGN doubles ne montrent aucun signe d'activité AGN dans l'optique. 14 fusions sur 15 montrent des preuves de colonnes hautement absorbantes le long de la ligne de visée, indiquant que ces sources de rayons X sont fortement enfouies. Crédit :Pfeifle et al., ApJ, Tome 875, Numéro 2, identifiant. 117, 2019
En outre, les interactions triples peuvent entraîner des éjections de fronde de l'un des trous noirs avec des vitesses suffisamment élevées pour échapper à l'hôte, entraînant des trous noirs supermassifs éjectés ou errants.
Pfeifle conclut :« Les résultats de notre étude démontrent la véritable puissance de la sélection dans l'infrarouge moyen :elle peut sélectionner des cas de candidats AGN doubles qui seraient manqués par les techniques de sélection optique, et il offre maintenant une méthode par laquelle nous pouvons présélectionner des fusions triples pour essayer de trouver plus de triples AGN. »
