Une photo de notre voisin galactique Andromeda a révélé un sujet de surprise – une source de rayons X initialement considérée comme étant à l'intérieur d'Andromeda, mais qui s'est révélée 1000 fois plus lointaine.
Utilisant les données de l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA et des télescopes optiques au sol, les astronomes ont découvert un trou noir supermassif binaire qui pourrait être le plus étroitement associé jamais découvert.
On l'appelle J0045 + 41, et les astronomes pensaient initialement que c'était une étoile dans la galaxie d'Andromède qui, à 2,5 millions d'années-lumière, est relativement proche de nous, et fusionnera probablement avec la Voie Lactée en 4 milliards d'années.
"Nous cherchions un type spécial d'étoile dans M31 et nous pensions en avoir trouvé un", a déclaré le chercheur principal Trevor Dorn-Wallenstein, un étudiant diplômé de l'Université de Washington à Seattle. "Nous avons été surpris et excités de trouver quelque chose de bien plus étrange!"
Quand on pensait être à l'intérieur d'Andromeda, les chercheurs ont classé J0045 + 41 comme une paire d'étoiles qui s'orbitaient une fois tous les 76 jours. Mais les données de Chandra ont montré que l'intensité du signal X était trop puissante pour correspondre à cette classification.
Dorn-Wallenstein pensait qu'il s'agissait peut-être d'un trou noir binaire et d'une étoile à neutrons – alors il commença à l'étudier pour le découvrir.
Mais les données spectrales du télescope Gemini-Nord à Hawaii ont montré que J0045 + 41 devait contenir au moins un trou noir supermassif – ce qui a ensuite permis aux chercheurs de calculer la distance de l'objet.
La puissante source de rayons X s'est avérée être à 2,6 milliards d'années-lumière – et la cause la plus probable est une paire de trous noirs supermassifs enveloppés dans une orbite binaire serrée.
Combinés, les deux trous noirs ont une masse totale de 200 millions de fois celle du Soleil. Le trou noir au centre de notre galaxie de la Voie Lactée, le Sagittaire A *, a une masse d'environ 4 millions de fois la masse du Soleil.
Et ils sont en orbite l'un près de l'autre – une distance de seulement quelques centaines de fois la distance entre la Terre et le Soleil, moins d'un centième d'une année-lumière.
L'équipe croit que les deux trous noirs auraient pu être chacun au centre d'une galaxie, se rassemblant lorsque les deux galaxies ont fusionné. Ils sont lentement rassemblés par leur gravité et vont, à un moment donné, entrer en collision.
Parce qu'ils sont incapables de déterminer exactement combien de masse est dans chacun des trous noirs, les chercheurs ont dit, ils ne peuvent pas donner un calendrier précis pour cette collision. Cela pourrait être entre 350 et 360 000 ans.
Bien que la fusion des deux trous noirs enverrait des ondes gravitationnelles, celles-ci ne seraient pas détectables par nos actuels détecteurs d'ondes gravitationnelles à LIGO et à Vierge.
"Les fusions de trous noirs supermassives se produisent au ralenti par rapport aux trous noirs de masse stellaire", explique Dorn-Wallenstein.
"Les changements beaucoup plus lents dans les ondes gravitationnelles d'un système comme J0045 + 41 peuvent être mieux détectés par un type différent d'installation d'onde gravitationnelle appelée Pulsar Timing Array."
Les recherches de l'équipe ont été publiées dans The Astrophysical Journal et peuvent être lues dans leur intégralité sur arXiv.
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