La galaxie irrégulière NGC 6240. De nouvelles observations montrent qu'elle abrite non pas deux mais trois trous noirs supermassifs en son cœur. Le trou noir du nord (N) est actif et était connu auparavant. La nouvelle image agrandie à haute résolution spatiale montre que la composante sud est constituée de deux trous noirs supermassifs (S1 et S2). La couleur verte indique la répartition du gaz ionisé par le rayonnement entourant les trous noirs. Les lignes rouges montrent les contours de la lumière des étoiles de la galaxie et la longueur de la barre blanche correspond à 1000 années-lumière. Crédit :P Weilbacher (AIP), Nasa, ESA, la collaboration Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble, et A Evans (Université de Virginie, Charlottesville/NRAO/Université Stony Brook)
Une équipe de recherche internationale dirigée par des scientifiques de Göttingen et de Potsdam a prouvé pour la première fois que la galaxie NGC 6240 contient trois trous noirs supermassifs. Les observations uniques, publié dans la revue Astronomie &Astrophysique , montrent les trous noirs proches les uns des autres au cœur de la galaxie. L'étude met en évidence des processus de fusion simultanés lors de la formation des plus grandes galaxies de l'univers.
Les galaxies massives comme la Voie lactée se composent généralement de centaines de milliards d'étoiles et hébergent un trou noir avec une masse de plusieurs millions à plusieurs centaines de millions de masses solaires en leurs centres. La galaxie connue sous le nom de NGC 6240 est connue comme une galaxie irrégulière en raison de sa forme particulière. Jusqu'à maintenant, les astronomes ont supposé qu'il a été formé par la collision de deux galaxies plus petites et contient donc deux trous noirs dans son noyau. Ces ancêtres galactiques se sont rapprochés les uns des autres à des vitesses de plusieurs centaines de km/s et sont toujours en train de fusionner. Le système galactique qui se trouve à environ 300 millions d'années-lumière de nous - à proximité des normes cosmiques - a été étudié en détail à toutes les longueurs d'onde, et a jusqu'à présent été considéré comme un prototype pour l'interaction des galaxies.
"Grâce à nos observations avec une résolution spatiale extrêmement élevée, nous avons pu montrer que le système de galaxies en interaction NGC 6240 héberge non pas deux - comme on le supposait auparavant - mais trois trous noirs supermassifs en son centre, " rapporte le professeur Wolfram Kollatschny de l'Université de Göttingen, l'auteur principal de l'étude. Chacun des trois poids lourds a une masse de plus de 90 millions de soleils. Ils sont situés dans une région de l'espace de moins de 3000 années-lumière de diamètre, c'est-à-dire dans moins d'un centième de la taille totale de la galaxie. "Jusqu'à maintenant, 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. "
La découverte de ce triple système est d'une importance fondamentale pour comprendre l'évolution des galaxies au cours du temps. Jusqu'à présent, il n'a pas été possible d'expliquer comment les galaxies les plus grandes et les plus massives, que nous connaissons de notre environnement cosmique dans le "temps présent, " ont été formés uniquement par l'interaction normale des galaxies et des processus de fusion au cours des 14 milliards d'années précédents environ, c'est-à-dire l'âge de notre univers. "Si, cependant, des processus de fusion simultanés de plusieurs galaxies ont eu lieu, puis les plus grandes galaxies avec leurs trous noirs supermassifs centraux ont pu évoluer beaucoup plus vite, ", résume Peter Weilbacher. "Nos observations fournissent la première indication de ce scénario."
Pour les observations uniques de haute précision de la galaxie NGC 6240 à l'aide du VLT de 8 mètres, un télescope exploité par l'Observatoire européen austral au Chili, le spectrographe 3-D MUSE a été utilisé en mode spatial haute résolution avec quatre étoiles laser générées artificiellement et un système d'optique adaptative. Grâce à la technologie sophistiquée, les images sont obtenues avec une netteté similaire à celle du télescope spatial Hubble mais contiennent en plus un spectre pour chaque pixel de l'image. Ces spectres ont été décisifs pour déterminer le mouvement et les masses des trous noirs supermassifs de NGC 6240.
Les scientifiques supposent que l'observé, la fusion imminente des trous noirs supermassifs dans quelques millions d'années générera également de très fortes ondes gravitationnelles. Dans un avenir prévisible, les signaux d'objets similaires peuvent être mesurés avec le projet de détecteur d'ondes gravitationnelles basé sur satellite LISA et d'autres systèmes de fusion peuvent être découverts.
