Publié le 2024-02-29. Des astronomes ont découvert un système unique à 1,2 milliard d’années-lumière de la Terre, abritant trois trous noirs supermassifs en fusion active, offrant une opportunité sans précédent d’étudier la croissance des galaxies massives.
- Une équipe internationale a identifié le premier trio confirmé de trous noirs supermassifs radioactifs dans l’univers proche, nommé J1218/1219+1035.
- Ce système exceptionnel permet d’observer directement l’impact des fusions galactiques sur la croissance des trous noirs supermassifs.
- Les observations, réalisées grâce au Very Large Array (NSF VLA) et au Very Long Baseline Array (NSF VLBA), confirment l’activité simultanée des trois noyaux galactiques actifs (AGN).
Une découverte majeure vient de bouleverser notre compréhension de l’évolution des galaxies : des astronomes ont mis en évidence un système exceptionnel composé de trois galaxies en fusion, chacune abritant un trou noir supermassif actif. Situé à environ 1,2 milliard d’années-lumière (soit une distance d’environ 11 400 milliards de kilomètres), ce système, baptisé J1218/1219+1035, représente une opportunité unique d’étudier les processus complexes qui régissent la croissance des galaxies les plus massives de l’univers.
Ce qui rend J1218/1219+1035 particulièrement fascinant, c’est la rareté de la configuration. Il est extrêmement rare d’observer trois galaxies en train de fusionner tout en activant simultanément leurs noyaux galactiques actifs (AGN) à la radio. Les AGN sont des régions extrêmement lumineuses au centre des galaxies, alimentées par la matière qui tombe dans un trou noir supermassif. L’observation simultanée de trois AGN en fusion apporte des réponses concrètes aux théories sur l’évolution et la croissance des galaxies massives au fil de fusions successives.
Les observations cruciales ont été réalisées grâce au Very Large Array (NSF VLA) et au Very Long Baseline Array (NSF VLBA), deux instruments puissants de la National Science Foundation des États-Unis. Ces observations ont permis de confirmer que les trois galaxies impliquées, dont les centres sont séparés d’environ 22 000 à 97 000 années-lumière, présentent des noyaux compacts émettant des ondes radio précisément alignés. Cette confirmation met fin aux doutes antérieurs sur la nature active de chacun d’entre eux.
Comme l’explique le Dr. Emma Schwartzmann, du Laboratoire de recherche navale des États-Unis, responsable de l’étude publiée dans la revue The Astrophysical Journal Letters :
« Les galaxies triplement actives comme celle-ci sont incroyablement rares, et en capturer une au milieu d’une fusion nous donne une place au premier rang pour voir comment les galaxies massives et leurs trous noirs grandissent ensemble. »
Dr. Emma Schwartzmann, Laboratoire de recherche navale des États-Unis
Les structures formant J1218/1219+1035 présentent des traces claires de forces de marée résultant de leur interaction mutuelle. Ce système exceptionnel se distingue également par le fait que les trois trous noirs supermassifs se nourrissent activement et brillent intensément dans le domaine radio, en faisant un véritable laboratoire pour étudier l’impact des fusions galactiques sur la croissance de ces objets extrêmes.
La découverte a été initiée par des données provenant du Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) de la NASA, qui a détecté des indices suggérant la présence d’au moins deux AGN cachés dans ce qui semblait être une paire de galaxies en interaction. Des analyses spectroscopiques ultérieures ont confirmé l’existence d’un AGN dans l’un des noyaux et ont révélé une signature « composite » dans un autre. La véritable nature de la troisième galaxie est restée incertaine jusqu’à l’obtention d’images radio haute résolution aux fréquences de 3, 10 et 15 GHz, qui ont permis de distinguer trois cœurs radio compacts précisément alignés avec les galaxies optiques, confirmant ainsi l’activité AGN simultanée dans les trois composants.
Les mesures radio ont également révélé une émission synchrotron non thermique dans chaque noyau : deux des noyaux présentaient des spectres raides typiques des AGN, tandis que le troisième affichait un spectre encore plus raide, suggérant potentiellement la présence d’un jet relativiste non résolu. Le VLBA n’a pas détecté de noyau compact à l’échelle des milliarcsecondes, mais a établi une limite de température de luminosité suffisante pour exclure une simple formation d’étoiles comme origine, confirmant ainsi la nature AGN de la galaxie centrale.
En résumé, J1218/1219+1035 est non seulement le premier système confirmé de « triple radio AGN », mais aussi l’un des plus intenses à ce jour, avec trois trous noirs supermassifs radioactifs et synchronisés. Cette découverte ouvre une nouvelle fenêtre sur le cycle de vie des trous noirs supermassifs et confirme les modèles théoriques d’évolution galactique hiérarchique, dans lesquels les galaxies comme la Voie lactée grandissent par absorption et fusion répétées avec des galaxies plus petites.
