Un nouveau modèle suggère que la fusion de trous noirs supermassifs brillera dans une lumière ultraviolette et à rayons X étrange alors qu'ils se transforment en un crash inévitable.
Selon une déclaration de la NASA, les trous noirs supermassifs représentent des millions ou des milliards de fois la masse du soleil et résident dans à peu près toutes les galaxies qui ont au moins la taille de notre propre voie lactée. Les scientifiques savent que les galaxies se combinent généralement; cela se produira avec la Voie lactée et Andromède, par exemple, dans environ 4 milliards d'années.
"Nous savons que les galaxies avec des trous noirs supermassifs centraux se combinent tout le temps dans l'univers, mais nous ne voyons qu'une petite fraction de galaxies avec deux [trous noirs] près de leurs centres", Scott Noble, astrophysicien au Goddard Space Flight Center de la NASA dans le Maryland , a déclaré dans un communiqué. [No Escape: Plongez dans un trou noir (infographie)]
Alors que les scientifiques ont déjà vu des fusions de trous noirs, elles étaient beaucoup plus petites, selon le communiqué - comparables à la taille d'une étoile, ce qui signifie entre trois et quelques dizaines de fois la masse du soleil. Ces fusions de trous noirs de taille stellaire ont été détectées à l'aide de l'Observatoire des ondes gravitationnelles (LIGO) de l'interféromètre laser de la National Science Foundation. Les scientifiques les ont trouvées en détectant les ondes gravitationnelles, qui sont des ondulations dans l'espace-temps générées après ces grandes fusions.
Les fusions de trous noirs supermassifs seront plus difficiles à localiser, ont déclaré des responsables de la NASA dans le communiqué, car elles sont souvent beaucoup plus éloignées et émettent des signaux d'ondes gravitationnelles plus faibles. Pour détecter ce petit signal, les détecteurs doivent être situés dans l'espace pour éviter d'être dérangés par les ondes sismiques sur notre propre planète. Une future mission qui pourrait le faire est l'antenne spatiale d'interféromètre laser (LISA) de l'Agence spatiale européenne, dont le lancement est prévu dans les années 2030.
Il existe cependant une autre méthode pour trouver des fusions supermassives. Lorsque les galaxies fusionnent, elles emportent avec elles des collections de gaz, de poussière, d'étoiles et de planètes. Au fur et à mesure de la collision, une grande partie de ce matériau serait traînée vers les trous noirs - qui commenceraient alors à "manger" le matériau, générant un rayonnement que les astronomes devraient pouvoir voir (avant que le matériau ne traverse l'horizon des événements du trou noir).
La nouvelle simulation a suivi ce qui se passe sur trois orbites de trous noirs supermassifs qui sont à environ 40 orbites d'une fusion complète. Le modèle suggère qu'à ce moment de la fusion, il y aurait de la lumière UV et des rayons X à haute énergie visibles dans les télescopes.
"Trois régions de gaz émettant de la lumière brillent lorsque les trous noirs fusionnent, toutes reliées par des courants de gaz chauds: un grand anneau entourant tout le système, appelé le disque circumbinaire, et deux plus petits autour de chaque trou noir, appelés mini disques," Des responsables de la NASA ont déclaré.
"Tous ces objets émettent principalement de la lumière UV", ont poursuivi les responsables. "Lorsque le gaz circule dans un mini-disque à un taux élevé, la lumière UV du disque interagit avec la couronne de chaque trou noir, [qui est] une région de particules subatomiques de haute énergie au-dessus et en dessous du disque. Cette interaction produit des rayons X. Lorsque le taux d'accrétion est plus faible, la lumière UV diminue par rapport aux rayons X. "
La simulation suggère que les rayons X dans une fusion de trous noirs supermassifs seront plus brillants et plus variables que les rayons X observés dans les trous noirs supermassifs solitaires. (Les changements ont à voir avec la vitesse du gaz autour des orbites des trous noirs, ainsi qu'avec les orbites des trous noirs qui fusionnent eux-mêmes.)
La simulation a été réalisée au superordinateur Blue Waters du National Center for Supercomputing Applications de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign. Cette simulation particulière a estimé les températures des gaz, tandis que les futures simulations intégreront des paramètres tels que la température, la masse totale et la distance pour voir les effets sur la lumière émise par la fusion, selon le communiqué.
Le nouveau travail a été détaillé hier (2 octobre) dans The Astrophysical Journal.
