Des ondes gravitationnelles expulsent un trou noir supermassif du centre galactique

Une équipe internationale d’astronomes, en utilisant le télescope spatial Hubble, a découvert un trou noir supermassif qui aurait été expulsé de son centre galactique (la galaxie 3C186) par des ondes gravitationnelles. C’est la première fois qu’on détecte un trou noir supermassif hors du centre d’une galaxie.


Une équipe internationale d'astronomes, en utilisant le télescope spatial Hubble, a découvert un trou noir supermassif qui aurait été expulsé de son centre galactique (la galaxie 3C186) par des ondes gravitationnelles. C'est la première fois qu'on détecte un trou noir supermassif hors du centre d'une galaxie.
Sur l'image, le point brillant central est le quasar et derrière, vous avez la galaxie 3C186. Cela indique un décalage considérable entre le quasar et la galaxie qui est censé l'abriter - Crédit : NASA, ESA, and M. Chiaberge (STScI/ESA)


On sait qu’il existe quelques trous noirs errants, mais on n’a pas encore de confirmations robustes. Mais en utilisant le télescope Hubble, les astronomes ont détecté un trou noir supermassif, ayant une masse de 1 milliard de fois à celle du soleil, qui a été expulsé du centre de sa galaxie connue comme la 3C186. Nous estimons qu’il a fallu une énergie équivalente à 100 millions de supernovas, qui explosent simultanément, pour pouvoir expulser ce trou noir supermassif selon Stefano Bianchi, co-auteur de l’étude.1

Les images du télescope Hubble fournissent des indices sur la galaxie 3C186 et on a des observations assez inhabituelles. Les images de la galaxie, située à 8 milliards d’années-lumières, révèlent un quasar brillant qui est la signature d’un trou noir supermassif actif, mais ce quasar est loin de son centre. Les trous noirs supermassifs résident dans le centre des galaxies et donc, il est inhabituel de voir un quasar qui n’est pas dans le centre selon Marco Chiaberge, responsable de l’équipe et chercheur au Space Telescope Science Institute.

<p>Première image : 2 galaxies interagissent et fusionnent l'une avec l'autre. Les trous noirs supermassifs dans leurs centre respectifs s'attirent l'un vers l'autre.</p> <p>Seconde image : Quand les trous noirs supermassifs se rapprochent l'un de l'autre, le processus crée de fortes ondes gravitationnelles.</p> <p>Troisième image : A mesure qu'ils émettent les ondes gravitationnelles, les trous noirs finissent par fusionner.</p> <p>Quatrième image : Si les 2 trous noirs n'ont pas la même masse et rotation, alors l'émission des ondes gravitationnelles va pencher vers une direction. Avec la collision, l'émission des ondes gravitationnelles s'arrête et le nouveau trou noir part dans la direction opposée à celle des ondes gravitationnelles en l'expulsant du centre galactique.</p> Crédit : NASA, ESA/Hubble, and A. Feild/STScIPremière image : 2 galaxies interagissent et fusionnent l’une avec l’autre. Les trous noirs supermassifs dans leurs centre respectifs s’attirent l’un vers l’autre.

Seconde image : Quand les trous noirs supermassifs se rapprochent l’un de l’autre, le processus crée de fortes ondes gravitationnelles.

Troisième image : A mesure qu’ils émettent les ondes gravitationnelles, les trous noirs finissent par fusionner.

Quatrième image : Si les 2 trous noirs n’ont pas la même masse et rotation, alors l’émission des ondes gravitationnelles va pencher vers une direction. Avec la collision, l’émission des ondes gravitationnelles s’arrête et le nouveau trou noir part dans la direction opposée à celle des ondes gravitationnelles en l’expulsant du centre galactique.

L’équipe a calculé que le trou noir supermassif a déjà traversé une distance de 35 000 années-lumières de son centre. Et sa vitesse est de 7,5 millions de kilomètres par heure. Même s’il y a d’autres scénarios qui peuvent expliquer ces observations, l’hypothèse la plus plausible, selon les chercheurs, est une énergie propulsive qui a été fournie par des ondes gravitationnelles. Ces ondes gravitationnelles ont été produites par la fusion de 2 trous noirs massifs au centre de la galaxie. Cette hypothèse est soutenue par des queues de marée en forme d’arc qui ont été identifiées par les scientifiques et qui ont été produites par l’influence gravitationnelle entre les galaxies en collision.

Selon l’hypothèse proposée par les scientifiques, il y a 1 à 2 milliards d’années, 2 galaxies, ayant un trou noir supermassif, ont fusionné. Les trous noirs ont tourné l’un autour de l’autre au centre de la nouvelle galaxie elliptique en créant des ondes gravitationnelles comme l’eau d’un arroseur automatique. Étant donné que les 2 trous noirs supermassifs n’avaient pas la même masse et rotation, ils ont émis des ondes gravitationnelles plus fortes dans une direction. Quand les 2 trous noirs ont fusionné, l’émission anisotrope des ondes gravitationnelles a généré une force qui a expulsé le trou noir hors du centre galactique.

Si notre hypothèse est correcte, ces observations fournissent une bonne preuve que les trous noirs supermassifs peuvent fusionner selon Bianchi. On sait qu’il y a des fusions de trous noirs stellaires, mais celle des trous noirs galactiques est plus complexe et moins connue. Les chercheurs vont continuer leurs observations pour confirmer ces résultats et mieux comprendre cet objet qui est assez rare.

Sources

1.
Chiaberge M, Ely JC, Meyer ET, et al. The puzzling case of the radio-loud QSO 3C 186: a gravitational wave recoiling black hole in a young radio source? A&A. février 2017. doi: 10.1051/0004-6361/201629522
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About Jacqueline Charpentier

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Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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