MacroCosmos mai-juin 2024

36 MAI-JUIN 2024 ASTRO PUBLISHING « Les archives de données de l’Ob- servatoire international Gemini contiennent une mine d’or de dé- couvertes scientifiques inexploi- tées » , déclare Martin Still, directeur du programme NSF pour Gemini. « Les mesures de masse de ce trou noir binaire supermassif extrême sont un exemple impressionnant de l’impact potentiel de nouvelles re- cherches explorant ces riches ar- chives. » Comprendre comment ce système binaire s’est formé peut aider à prédire si et quand il fusion- nera, et il existe des preuves que la paire se forme à la suite de plusieurs fusions de galaxies. Le premier in- dice est que B2 0402+379 est un « amas fossile », ce qui signifie qu’il est le résultat de la fusion d’étoiles et de gaz d’un amas de galaxies en- tier en une seule galaxie massive. De plus, la présence de deux trous noirs supermassifs, et leur grande masse combinée, suggère qu’ils sont le ré- sultat de la fusion de plusieurs trous noirs plus petits provenant de plu- sieurs galaxies. Après une fusion galactique, les trous noirs supermassifs n’entrent pas en collision frontale. Au lieu de cela, ils commencent à se dépasser alors qu’ils s’installent sur une or- bite délimitée. À chaque passage effectué, l’énergie est transférée des trous noirs aux étoiles environ- nantes. Au fur et à mesure qu’ils perdent de l’énergie, la paire se rap- proche de plus en plus jusqu’à ce qu’ils ne soient plus qu’à quelques années-lumière, où le rayonnement gravitationnel prend le dessus et ils fusionnent. Ce processus a été ob- servé directement dans des paires de trous noirs de masse stellaire (le pre- mier exemple a été enregistré en 2015, via la détection d’ondes gravi- tationnelles) mais jamais dans un sys- tème binaire supermassif. Grâce à de nouvelles connaissances sur la masse extrêmement impor- tante du système, l’équipe a conclu À l’aide des données d’archives du télescope Gemini North, la moitié de l’ob- servatoire international Gemini exploité par le NOIRLab de la NSF, une équipe d’astronomes a mesuré la paire de trous noirs supermassifs la plus lourde jamais découverte. Cette vidéo met en évidence la découverte. [Images and Vi- deos: NOIRLab/NSF/AURA/J. daSilva/M. Zamani, ESA/ Hubble (M. Kornmesser), N. Bartmann. Music: zero project − The Lower Dungeons (zero-project.gr )] qu’un nombre exceptionnellement grand d’étoiles serait nécessaire pour ralentir suffisamment l’orbite du système binaire pour les rappro- cher si près. Ce faisant, les trous noirs semblent avoir éjecté presque toute la matière à proximité, laissant le noyau de la galaxie privé d’étoiles et de gaz. Sans plus de matériel dispo- nible pour ralentir davantage l’or- bite de la paire, leur fusion s’est arrêtée dans ses phases finales. « Normalement, il semble que les galaxies avec des paires de trous noirs plus légers aient suffisamment d’étoiles et de masse pour les rap- procher rapidement » , a déclaré Ro- mani. « Parce que cette paire est si lourde, il a fallu beaucoup d’étoiles et de gaz pour faire le travail. Mais le système binaire a débarrassé la galaxie centrale de cette matière, la laissant bloquée et accessible à notre étude. » Il reste encore à déterminer si le sys- tème surmontera la stagnation et fi- nira par fusionner sur des échelles de temps de plusieurs millions d’an- nées, ou s’il restera éternellement dans les limbes orbitaux. S’ils fusion- naient, les ondes gravitationnelles qui en résulteraient seraient cent millions de fois plus puissantes que celles produites par la fusion de trous noirs de masse stellaire. Il est possible que la paire puisse attein- dre cette distance finale grâce à une autre fusion galactique, qui injecte- rait dans le système du matériel sup- plémentaire, ou potentiellement un troisième trou noir, pour ralentir suf- fisamment l’orbite de la paire pour fusionner. Cependant, étant donné le statut de B2 0402+379 en tant qu’amas fossile, une autre fusion ga- lactique est peu probable. « Nous sommes impatients de pour- suivre nos recherches sur le noyau de B2 0402+379, où nous examinerons la quantité de gaz présente » , dé- clare Tirth Surti, étudiant de premier cycle à Stanford et auteur principal de l’article. « Cela devrait nous don- ner plus d’informations sur la possi- bilité que les trous noirs supermassifs puissent éventuellement fusionner ou rester bloqués en tant que sys- tème binaire. » !