Publié dans les Avis mensuels de la Royal Astronomical Society , l'étude montre les processus complexes qui déterminent quand et où les trous noirs ralentissent et interagissent les uns avec les autres, conduisant potentiellement à des fusions.

Les résultats de l'étude mettent en lumière les émissions d'ondes gravitationnelles (GW) résultant de la fusion de trous noirs, événements détectables par des instruments tels que l'Observatoire des ondes gravitationnelles à interféromètre laser (LIGO).

Lorsque deux trous noirs se rapprochent trop, ils perturbent l'espace-temps lui-même, émettant des ondes gravitationnelles avant de finalement fusionner en un seul.

Le Dr Evgeni Grishin, chercheur postdoctoral à l'École de physique et d'astronomie de l'Université Monash qui a dirigé l'étude, a comparé le phénomène à une intersection très fréquentée sans feux de circulation fonctionnels.

"Nous avons examiné combien et où nous aurions ces intersections très fréquentées", a déclaré le Dr Grishin.

La recherche s'est concentrée sur les centres des galaxies, où les trous noirs peuvent fusionner plusieurs fois en raison de l'attraction gravitationnelle massive du trou noir supermassif au cœur.

De plus, la présence d'un disque d'accrétion massif de gaz contribue à la luminosité de ces galaxies, les classant comme noyaux galactiques actifs (AGN).

L’interaction entre les petits trous noirs et le gaz environnant les fait migrer à l’intérieur du disque, s’accumulant dans des régions appelées pièges à migration. Ces pièges augmentent la probabilité de rencontres rapprochées entre trous noirs, conduisant potentiellement à des fusions.

"Les effets thermiques jouent un rôle crucial dans ce processus, influençant l'emplacement et la stabilité des pièges migratoires, a déclaré le Dr Grishin. "Une implication est que nous ne voyons pas de pièges migratoires se produire dans les galaxies actives avec une grande luminosité."

Les résultats de l'étude font progresser notre compréhension des fusions de trous noirs et ont également des implications plus larges pour l'astronomie des ondes gravitationnelles, l'astrophysique des hautes énergies, l'évolution des galaxies et la rétroaction AGN.

"Malgré ces découvertes significatives, beaucoup de choses sur la physique des trous noirs et de leurs environnements restent inconnues", a déclaré le Dr Grishin. "Nous sommes ravis des résultats et nous sommes désormais sur le point de découvrir où et comment les trous noirs fusionnent dans les noyaux galactiques.

"L'avenir de l'astronomie des ondes gravitationnelles et de la recherche sur les noyaux galactiques actifs est exceptionnellement prometteur."