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Un trou noir supermassif traverse l’espace et les astronomes ne savent pas pourquoi

Un trou noir supermassif parcourt l’univers à 177 000 km / h, et les astronomes qui l’ont repéré ne savent pas pourquoi.

Le trou noir en mouvement rapide, qui est environ 3 millions de fois plus lourd que notre soleil, traverse le centre de la galaxie J0437 + 2456, à environ 230 millions d’années-lumière.

Les scientifiques ont longtemps émis l’hypothèse que les trous noirs pouvaient se déplacer, mais un tel mouvement est rare car leur masse géante nécessite une force tout aussi énorme pour les faire fonctionner.

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« Nous ne nous attendons pas à ce que la majorité des trous noirs supermassifs bougent; ils se contentent généralement de rester assis », Dominic Pesce, chef de l’étude et astronome au Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics, dit dans un communiqué.

Pour commencer leur recherche de cette occurrence cosmique peu fréquente, les chercheurs ont comparé les vitesses de 10 trous noirs supermassifs avec les galaxies dont ils formaient le centre, en se concentrant sur les trous noirs avec de l’eau à l’intérieur de leurs disques d’accrétion – les collections en forme de spirale de matériau cosmique dans orbite autour des trous noirs.

Pourquoi de l’eau? Lorsque l’eau tourne autour d’un trou noir, elle entre en collision avec d’autres matériaux, et les électrons entourant les atomes d’hydrogène et d’oxygène qui composent les molécules d’eau sont excités à des niveaux d’énergie plus élevés. Lorsque ces électrons reviennent à leur état fondamental, ils émettent un faisceau de rayonnement micro-ondes de type laser appelé maser.

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En tirant parti d’un phénomène cosmique connu sous le nom de décalage vers le rouge, dans lequel les objets qui s’éloignent voient leur lumière étirée à des longueurs d’onde plus longues (et donc plus rouges), les astronomes ont pu observer dans quelle mesure la lumière du maser du disque d’accrétion était décalée. loin de sa fréquence connue à l’arrêt, et ainsi mesurer la vitesse du trou noir en mouvement.

Ils ont pris plus d’observations à partir de divers télescopes et les ont tous combinés en utilisant une technique appelée interférométrie de base très longue (VLBI); avec cette technique, les chercheurs ont pu combiner les images de plusieurs télescopes pour agir efficacement comme une image capturée par un très gros télescope, de la taille de la distance qui les sépare. De cette façon, les scientifiques pouvaient mesurer avec précision la vitesse des trous noirs dont il était issu.

L’un des télescopes que les chercheurs ont utilisés pour l’expérience était l’observatoire d’Arecibo, qui a depuis été mis hors service après que la plate-forme d’instruments s’est écrasée sur le disque du télescope en décembre 2020.

Sur les 10 trous noirs qu’ils ont mesurés, neuf étaient au repos et un était en mouvement. Bien que 177 000 km / h soient assez rapides, ce n’est pas le trou noir supermassif le plus rapide. Les scientifiques ont déjà enregistré un trou noir supermassif traversant l’espace à 7,2 millions de km / h, ont-ils rapporté en 2017 dans le journal. Astronomie et astrophysique.

Les chercheurs ne savent pas ce qui aurait pu faire bouger un objet aussi lourd à une vitesse aussi élevée, mais ils ont proposé deux possibilités.

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« Nous observons peut-être les conséquences de la fusion de deux trous noirs supermassifs », Jim Condon, radio-astronome à l’Observatoire national de radioastronomie, dit dans un communiqué. « Le résultat d’une telle fusion peut faire reculer le trou noir du nouveau-né, et nous pouvons le regarder en train de reculer ou alors qu’il se réinstalle. »

L’autre possibilité est considérée par les astronomes comme beaucoup plus rare et plus nouvelle: le trou noir supermassif peut faire partie d’une paire avec un autre trou noir invisible à leurs mesures.

«Malgré toutes les attentes qu’ils devraient vraiment être là-bas dans une certaine abondance, les scientifiques ont eu du mal à identifier des exemples clairs de trous noirs supermassifs binaires», a déclaré Pesce. « Ce que nous pourrions voir dans la galaxie J0437 + 2456 est l’un des trous noirs d’une telle paire, l’autre restant caché à nos observations radio en raison de son absence d’émission de maser. »

Si le trou noir est tiré par un trou encore plus grand et invisible, cela pourrait expliquer pourquoi il voyage si vite, mais plus d’observations seront nécessaires pour aller au fond du mystère.

Le groupe a publié ses résultats en ligne le 12 mars dans The Astrophysical Journal.

Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.

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