Dans notre Univers, les collisions entre tours noirs ne sont pas si rares. Mais celle que des astronomes viennent tout juste d’observer n’est pas tout à fait comme les autres. Parce qu’elle se joue à l’aube des temps. À une époque où il est même difficile d’imaginer que des trous noirs supermassifs puissent exister !
au sommaire
Notre Univers est immense. Mais il arrive que des objets cosmiques entrent en collision. C'est même plutôt fréquent. Y compris pour des trous noirs. Ces dix dernières années, les interféromètres LigoLigo et VirgoVirgo en ont ainsi détecté une centaine. Aujourd'hui, c'est grâce aux données renvoyées par le télescope spatial James-Webb qu'une équipe internationale d'astronomesastronomes a pu observer une collision en cours entre deux trous noirs supermassifs. Une collision un peu particulière parce qu'elle se joue alors que l'Univers n'avait pas plus de 740 millions d'années. Ce qui en fait la plus lointaine jamais détectée.
Des trous noirs de dizaines de millions de fois la masse de notre Soleil
« Nous avons trouvé des preuves de la présence d'un gaz très dense avec des mouvementsmouvements rapides à proximité du trou noir, ainsi que d'un gaz chaud et hautement ionisé éclairé par le rayonnement énergétique généralement produit par les trous noirs lors de leurs épisodes d'accrétionaccrétion, raconte Hannah Übler, astronome à l'université de Cambridge (Royaume-Uni), dans un communiqué de l’Agence spatiale européenne (ESAESA). Grâce à la netteté sans précédent des images enregistrées par le télescope spatial James-Webb, nous avons pu séparer spatialement les deux trous noirs ».
Le système est connu sous le nom de ZS7. Sa massemasse stellaire est de l'ordre de celle de notre galaxiegalaxie voisine, le Grand nuage de MagellanGrand nuage de Magellan. Et les astronomes nous apprennent donc aujourd'hui qu'il se compose en réalité de deux trous noirs d'une masse probablement d'environ 50 millions de fois celle du SoleilSoleil chacun.
Collisions de trous noirs supermassifs et évolution des galaxies
Rappelons que les chercheurs savent désormais que des trous noirs supermassifs de ce type se cachent dans la plupart des galaxies massives de l'Univers local. Y compris dans notre Galaxie, la Voie lactée. Et ils estiment que ces trous noirs ont eu un impact majeur sur l'évolution de ces galaxies. Toutefois, ils ne comprennent toujours pas vraiment comment ces objets sont devenus si massifs. D'autant que de découvrir de tels trous noirs déjà en place au cours du premier milliard d'années après le Big BangBig Bang indique que leur croissance a dû se produire très rapidement.
Les résultats obtenus ici grâce au télescope spatial James-Webb confirment le rôle des trous noirs massifs dans l'évolution des galaxies. Ils suggèrent aussi que la collision puis la fusionfusion de trous noirs sont une voie importante par laquelle ces objets massifs peuvent se développer rapidement, même à l'aubeaube de l'Univers.
Des ondes gravitationnelles après la fusion des trous noirs
Après la collision, une fois que les deux trous noirs massifs auront fusionné, ils génèreront des ondes gravitationnellesondes gravitationnelles qui pourraient être détectées par la prochaine génération d'interféromètres comme la mission Laser Interferometer Space Antenna (LisaLisa). Celle-ci vient d'être approuvée par l'ESA et sera le premier observatoire spatial dédié à l'étude des ondes gravitationnelles. Et compte tenu de cette dernière découverte, les chercheurs estiment qu'elle pourrait détecter beaucoup plus de fusions de trous noirs relativement légers qu'ils le pensaient jusqu'ici.
En attendant, les astronomes vont continuer d'exploiter le télescope spatial James-Webb pour étudier en détail la relation entre les trous noirs supermassifs et leurs galaxies hôtes au cours du premier milliard d'années de l'Univers. Ils tenteront de caractériser systématiquement les fusions de trous noirs pour déterminer la vitessevitesse à laquelle elles se produisaient aux premières époques cosmiques et évaluer notamment leur rôle dans la croissance précoce des trous noirs.
