Les données optiques du télescope spatial Hubble et du Sloan Digital Sky Survey sont montrées avec des observations aux rayons X recueillies par le télescope spatial Chandra, chacune montrant SDSS J084905.51 + 111447.2, que les scientifiques croient être une fusion à trois trous noirs.
(Image: © Radiographie: NASA / CXC / George Mason Univ./R. Pfeifle et al .; optique: SDSS & NASA / STScI)
Prenez trois des objets les plus massifs de l'univers, faites-les exploser ensemble et leurs galaxies environnantes, et les feux d'artifice sont sûrs d'être étonnants - et peut-être qu'un jour, les scientifiques verront la collision.
Ce jour n'est pas encore venu tout à fait. Mais maintenant, les astronomes se sont rapprochés, repérant ce qui pourrait être la préparation d'une fusion aussi massive: trois galaxies, chacune cachant probablement un supermassif trou noir à leur coeur, sont tous sur une trajectoire de collision qui pourrait aider les scientifiques à comprendre pourquoi l'univers ressemble à ça.
"Parce que ces systèmes sont si rares, nous ne savons pas grand-chose sur eux en tant que population, c'est pourquoi il est important d'en trouver plus", Ryan Pfeifle, auteur principal de nouvelles recherches décrivant les résultats et doctorant en astronomie à l'Université George Mason, a déclaré Space.com. "Si nous pouvons en trouver plus, nous pouvons les étudier en tant que population et dire:" D'accord, en général, c'est ce que ces systèmes ont tendance à se comporter "."
La fusion des trous noirs peut ressembler à de vieilles nouvelles, mais cet événement n'a rien à voir avec les collisions que les scientifiques ont "entendues" par les ondes gravitationnelles au cours des dernières années seulement. Ces signaux sont produits par collisions de trous noirs cela peut être chacun au maximum une douzaine de fois la masse de notre soleil, comme deux gouttelettes fusionnant sans effort sur une veste de pluie.
Chacun de trous noirs supermassifs impliqué dans la nouvelle recherche contient la masse de centaines de millions de soleils et est entouré de galaxies entières d'étoiles et de planètes et de lunes. Leur collision serait comme deux rivières déchaînées traversant un barrage et remodelant le paysage avec des inondations. Un tel événement créerait des ondes gravitationnelles, mais d'une longueur si incroyable que les détecteurs modernes ne peuvent tout simplement pas les détecter.
Mais ce sont ces types d'interactions qui, selon les astronomes, sont cruciales pour faire de l'univers ce à quoi il ressemble aujourd'hui, parsemé de mystérieux trous noirs supermassifs. "Personne ne sait vraiment comment ils peuvent devenir si massifs assez tôt dans l'histoire de l'univers", a déclaré à Space.com Shobita Satyapal, conseiller et co-auteur de Pfeifle et astrophysicien à l'Université George Mason. "L'un des mécanismes les plus convaincants où ils peuvent se développer rapidement est grâce à ces fusions de galaxies."
Les chercheurs ont donc voulu essayer de repérer une telle fusion avant qu'elle ne se produise. Des analystes de données volontaires avaient signalé une collection de cibles basées sur des mesures de la lumière infrarouge comme des emplacements potentiels où deux galaxies matures entraient en collision.
"Nous avons décidé de chercher à nourrir les trous noirs en utilisant des techniques qui n'avaient jamais été utilisées auparavant, des techniques sensibles à l'obscurcissement", a déclaré Satyapal. "C'est en quelque sorte une nouvelle approche pour rechercher ces trous noirs d'alimentation en utilisant des outils qui n'ont pas été traditionnellement utilisés dans ces interactions tardives."
L'équipe derrière la nouvelle recherche a recueilli des observations supplémentaires de ces lieux en utilisant Observatoire à rayons X Chandra de la NASA. Les scientifiques espéraient que les données supplémentaires révéleraient un trou noir supermassif se régalant de matière et crachant des rayons X au cœur de chaque galaxie dans ces paires qui fusionnent. Il est important de saisir les rayons X, car ces objets sont enveloppés de nuages de poussière et de gaz qui bloquent d'autres types de lumière.
Mais il s'est avéré qu'une paire n'était pas une telle chose - d'où les nouvelles recherches. Le système ciblé est officiellement connu sous le nom de SDSS J084905.51 + 111447.2, mais ne l'appelons certainement pas ainsi. La version abrégée de son nom est SDSS J0849 + 1114; n'appelons pas cela comme ça non plus. Pouvons-nous simplement le surnommer le Triple? Merci beaucoup.
Quoi qu'il en soit, Pfeifle a rejoint le projet pour analyser la Observations de Chandra du Triple et d'autres fusions potentielles. La première fois qu'il a parcouru les données Triple, cela semblait aussi prometteur que les autres duos potentiels. Ce n'est que lorsqu'il a revu les données qu'il a réalisé que quelque chose était différent.
"Quand je venais de regarder l'image radiographique, je n'avais pas réalisé qu'il s'agissait de trois sources radiographiques simplement parce que j'étais un jeune étudiant diplômé naïf", a déclaré Pfeifle. Mais il a également ajouté des données optiques sur la zone. "Quand je l'ai aligné, soudain, les choses ont cliqué et j'ai dit:" Oh, attendez une seconde, c'est quelque chose de louche qui se passe là-bas. "" Le résultat a été une obsession de deux ans pour déterminer s'il y avait vraiment trois fusions de trous noirs supermassifs fusionnant .
(Le Triple a également attiré l'attention d'autres chercheurs. Une équipe distincte de scientifiques a également conclu que le Triple est probablement trois galaxies à trous noirs supermassifs en collision, sur la base de certains chevauchements et de données uniques. Ces chercheurs ont publié leur analyse au serveur de pré-impression arXiv.org en juillet, et a refusé une interview avec Space.com à l'époque, car elle était en cours d'examen par les pairs pour publication. "Ils sont arrivés à une conclusion similaire", a déclaré Satyapal, qui a ajouté que son équipe avait commencé à rédiger ses résultats en février. "C'est agréable de voir qu'il y a corroboration.")
Les recherches de Pfeifle et Satyapal postulent que le Triple, ce sont peut-être trois galaxies qui entrent en collision - bien qu'elles puissent simplement se frôler, pas assez près pour sombrer dans une spirale finale. S'il s'agit d'une véritable fusion, les scientifiques ne peuvent pas savoir exactement jusqu'où pourrait aller la collision massive, bien que du début à la fin, une telle fusion prenne probablement environ un million d'années.
À l'heure actuelle, les galaxies se situent entre 11 000 et 23 800 Années lumière en dehors les uns des autres. L'un des trios cache définitivement un trou noir supermassif d'alimentation en son centre; les deux autres semblent également, mais ne montrent pas le même signal révélateur que le premier, ont déclaré les chercheurs.
Contre-intuitivement, des systèmes comme le Triple peuvent être plus informatifs que les paires que l'équipe recherchait réellement. Les fusions en deux parties peuvent se prolonger, ce qui prend plus de temps que la durée de vie de l'univers pour se rejoindre, mais la présence d'une troisième galaxie semble susceptible de pousser la collision, à en juger par les simulations que les scientifiques ont effectuées sur de tels événements.
Ces simulations suggèrent également ce que pourrait devenir le Triple si son les galaxies entrent en collision un jour. "Il y aurait toujours une galaxie, une sorte de ce naufrage au départ", a expliqué Satyapal. La dynamique d'une collision peut déformer des galaxies individuelles qui peuvent avoir commencé, disons, comme des tourbillons d'étoiles délicatement structurées comme notre propre Voie lactée, en quelque chose au-delà de la reconnaissance.
"Nous pensons que ces fusions ne font pas que creuser le trou noir, mais elles transforment en fait une galaxie à disque en une galaxie elliptique géante", a déclaré Satyapal. "Vous avez juste une grosse boule d'étoiles avec un énorme trou noir."
La recherche est décrite dans un document publié le 7 août sur le serveur de préimpression arXiv.org et accepté pour publication dans The Astrophysical Journal.
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