Publié le 16 octobre 2024 08:59:00. Des astronomes ont réussi à obtenir la première image radio d’un système binaire composé de deux trous noirs supermassifs en orbite l’un autour de l’autre, une découverte majeure qui confirme des théories datant de plusieurs décennies. Cette avancée, rendue possible grâce à une combinaison d’observations spatiales et terrestres, offre un aperçu inédit de la dynamique extrême au cœur des quasars.
- Pour la première fois, les scientifiques ont visualisé directement deux trous noirs orbitant l’un autour de l’autre.
- L’observation a été réalisée sur le quasar OJ287, un objet particulièrement lumineux situé à plusieurs milliards d’années-lumière de la Terre.
- La preuve clé de la présence de deux trous noirs réside dans le jet de matière émis par le plus petit des deux, présentant une structure en spirale caractéristique.
La recherche, qui a mobilisé des experts de l’Institut astronomique de l’Académie des sciences de la République tchèque, s’appuie sur des observations au sol et spatiales, ainsi que sur l’étude de photographies d’archives datant du XIXe siècle. Jusqu’à récemment, l’imagerie directe des trous noirs n’avait été possible que pour deux objets : le trou noir situé au centre de la galaxie M87 et Sagittarius A*, le trou noir supermassif au cœur de notre Voie lactée. Dans les deux cas, les observations ont révélé un disque de matière en rotation autour du trou noir, sous la forme d’un anneau lumineux de gaz incandescent.
OJ287 est un quasar, une source d’énergie extrêmement puissante. Comme l’explique Pavel Suchan, attaché de presse de l’Institut astronomique de l’Académie des sciences de la République tchèque,
« Un quasar ressemble en gros à une étoile, mais ce n’est pas une étoile. »
Ces objets sont les noyaux actifs des galaxies et peuvent briller jusqu’à 1 000 fois plus que l’ensemble de notre galaxie. La théorie scientifique dominante suppose la présence de trous noirs au centre des galaxies actives, une hypothèse confirmée dans le cas de M87 par l’observation d’un puissant jet de particules de haute énergie.
Le quasar OJ287 se distingue par la présence de ce système binaire de trous noirs, orbitant l’un autour de l’autre avec une période de 12 ans. Ce mouvement périodique se manifeste par des variations de luminosité détectables sur les vieilles photographies. L’étude a été menée en collaboration avec des équipes de chercheurs de l’Institut indien Tata de Mumbai et de l’Université de Turku en Finlande. En 2021, une équipe de l’Institut de recherche indien Aryabhatta et de l’American College of New Jersey a enregistré un éclaircissement spectaculaire en seulement 12 heures grâce au satellite TESS de la NASA, l’objet atteignant une luminosité équivalente à celle de plusieurs centaines de galaxies avant de s’estomper aussi rapidement.
Les observations au sol, notamment celles réalisées avec le télescope Ondřejovsk D50, ont confirmé ces résultats. Selon l’Institut d’Ondřej, les changements rapides observés sont caractéristiques d’un jet de matière en spirale. La preuve définitive a été apportée par le radiotélescope spatial RadioAstron, en coopération avec des observatoires terrestres. Cette combinaison a permis d’atteindre une résolution supérieure à celle obtenue pour Sagittarius A* et M87.
L’image obtenue révèle pour la première fois un système composé de deux trous noirs. Cette découverte a été publiée le 9 octobre dans le Journal d’astrophysique, avec la participation d’employés de l’Institut astronomique de l’Académie des sciences de la République tchèque. L’élément clé de la détection est le jet émis par le plus petit trou noir, qui présente une structure en spirale torsadée, comparable à celle d’un arroseur de jardin en rotation. Cette torsion est due au mouvement rapide du trou noir autour de son compagnon, la direction du jet changeant en fonction de leur position relative. Certains astronomes qualifient ce phénomène de « queue tourbillonnante ». De futures observations astronomiques devraient permettre de suivre l’évolution de cette structure.
Malheureusement, l’observatoire RadioAstron ne pourra plus fournir de nouvelles données. Selon Pavel Suchan,
« Ce radiotélescope spatial a été lancé en 2011 et sa durée de vie prévue était de cinq ans. Mais il a fonctionné jusqu’en janvier 2019, lorsqu’il a cessé de répondre aux commandes de la Terre et que le contact avec la télémétrie et le contrôle a été perdu. »
Photo : Institut astronomique de l’Académie des sciences de la République tchèque
Image radio du système OJ287 de l’Observatoire RadioAstron : deux points lumineux de 0,02 et 0,04 correspondant aux deux trous noirs (en bas de l’image) et au jet du plus petit trou noir (en haut). Il s’agit de la première vue directe d’une paire de trous noirs sur une orbite partagée.
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