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Deux trous noirs supermassifs pourraient fusionner dans un futur proche

La perspective de documenter cet événement encore jamais observé en direct est très enthousiasmante pour les astronomes.

Le comportement très étrange de J1430+2303 une galaxie située à environ un milliard d’années-lumière de la Terre intrigue des astronomes chinois. En observant son noyau galactique, ils ont constaté qu’il présente des oscillations très particulières dont la période ne cesse de raccourcir.

Il n’existe que très peu de phénomènes physiques capables de produire un signal aussi puissant ; tout semble indiquer qu’il s’agit de deux objets extrêmement massifs en orbite autour d’un barycentre commun. Si massifs, en fait, que cette observation a poussé les chercheurs à formuler une hypothèse particulièrement ambitieuse; ils estiment qu’il pourrait s’agir d’un système binaire composé de deux trous noirs supermassifs dont la masse combinée dépasserait les 200 millions de Soleils.

Les trous noirs supermassifs, points d’ancrage de l’univers

Le cas échéant, il s’agirait d’une découverte très importante ; cela signifie les chercheurs pourraient bientôt avoir l’occasion d’observer directement l’un des événements les plus attendus par les astronomes du monde entier, à savoir la fusion de deux trous noirs supermassifs.

Comme leur nom l’indique, ces objets sont de gigantesques trous noirs à l’influence gravitationnelle immense, si bien qu’ils sont capables de structurer des galaxies à eux tout seuls. Ils jouent donc un rôle prépondérant dans la dynamique du cosmos, et leur étude est l’un des axes de recherche les plus importants de toute l’astrophysique moderne.

Lorsque deux trous noirs sont rassemblés dans un système binaire, ils se rapprochent inexorablement lors d’un tango qui peut durer des dizaines de millions d’années ; ils finissent ainsi par entrer en collision et par fusionner. Ce phénomène intéresse beaucoup les spécialistes, car ce sont ces fusions successives qui finissent par aboutir à la formation des trous noirs supermassifs qui structurent notre monde.

Un timing idéal ?

Le problème, c’est que ces événements sont par nature difficiles à observer. Il a fallu attendre les contributions de deux appareils spécialisés (LIGO et Virgo) pour réaliser la première observation d’une fusion de trous noirs standards en 2015.

Mais ces deux engins sont malheureusement incapables de repérer les ondes gravitationnelles produites par la fusion de trous noirs supermassifs, car leur fréquence est trop basse. Jusqu’à présent, personne n’a réussi à observer directement un événement de ce genre.

Or, ces travaux pourraient bien changer la donne. En effet, les modélisations des chercheurs sont formelles ; s’il s’agit bel et bien de trous noirs supermassifs, tout indique qu’ils vont entrer en collision et fusionner d’ici trois ans à peine.

C’est un délai extrêmement court à l’échelle astronomique, et une véritable aubaine pour les astronomes. Car comme mentionné plus haut, ce processus de fusion dure habituellement des millions d’années. Il faut donc avoir énormément de chance et tomber pile à la fin du processus pour espérer observer le clou du spectacle ; cet élément suffit à lui seul à expliquer pourquoi cette perspective est aussi enthousiasmante pour les astronomes.

Attention, cependant, à ne pas mettre la charrue avant les bœufs. Car en l’état, les chercheurs n’ont malheureusement pas réussi à confirmer sans ambiguïté qu’il s’agit bien d’un couple de trous noirs. Pour éviter une déconvenue comme c’est arrivé à des chercheurs canadiens en février dernier (voir cet article paru dans Science), ils devront confirmer que les premiers indices les ont bien mis sur la bonne piste. Ils ont déjà procédé à des observations complémentaires qui ont corroboré leurs conclusions, mais elles ne leur ont malheureusement pas permis de trancher une fois pour toutes.

La prochaine étape sera donc de continuer à scruter J1430+2303 pour tenter d’y voir plus clair avant la date butoir. Car s’il s’agit bel et bien d’un système binaire de trous noirs supermassifs, il ne fait aucun doute que les astronomes du monde entier vont braquer leurs télescopes sur ce coin de ciel pour ne rater aucune miette de ce spectacle scientifique grandiose.

Mais dans le cas contraire, s’il s’avère que les chercheurs se sont trompés dans leur interprétation, la suite des événements sera toute aussi intéressante. Car en l’état, la science ne connaît aucun autre objet susceptible de produire un tel signal ; découvrir leur identité sera donc tout aussi intéressant que d’assister à un choc frontal entre deux trous noirs gargantuesques.

Le papier de recherche est disponible à cette adresse.

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