Les astronomes pourraient être témoins d’un événement cosmique rare en temps réel. Une nouvelle analyse de la galaxie Blazar Mrk 501 suggère que son noyau contient non pas un, mais deux trous noirs supermassifs enfermés dans une danse orbitale serrée – un appariement qui pourrait aboutir à une collision massive au cours du prochain siècle.
La découverte d’un double jet
L’étude, dirigée par l’astronome Silke Britzen de l’Institut Max Planck de radioastronomie, se concentre sur le comportement particulier de Mrk 501, situé à environ 464 millions d’années-lumière. En tant que blazar, cette galaxie présente un trou noir supermassif actif avec un jet de plasma à grande vitesse pointé presque directement vers la Terre, ce qui le rend incroyablement brillant mais difficile à étudier en détail.
En utilisant des radiotélescopes à ultra haute résolution pour surveiller la galaxie sur une période de 23 ans, les chercheurs ont identifié un phénomène jamais vu auparavant dans un noyau de blazar : un système à double jet.
Les principales conclusions de l’analyse sont les suivantes :
- Un jet « vacillant » : Les chercheurs ont observé un cycle de sept ans dans les fluctuations lumineuses, qui ressemble à une toupie vacillant sur son axe. Cela suggère que l’ensemble du système à réaction oscille.
- Une orbite rapide : Un deuxième cycle plus court d’environ 121 jours a été détecté. Cela concorde avec le fait que deux trous noirs tournent l’un autour de l’autre à une distance de 250 à 540 fois la distance entre la Terre et le Soleil.
- Mouvement contrarotatif : Les données ont révélé un deuxième jet, plus faible, en boucle dans le sens inverse des aiguilles d’une montre autour du noyau radio, une signature qui implique fortement un système de trou noir binaire.
Résoudre le « problème final du Parsec »
Cette découverte est importante car elle aborde l’un des mystères les plus persistants de la cosmologie : le problème final du parsec.
Lorsque deux galaxies entrent en collision, leurs trous noirs supermassifs centraux sont attirés l’un vers l’autre. Lorsqu’ils tournent en orbite, ils perdent de l’énergie au profit des étoiles et des gaz environnants, ce qui entraîne un rétrécissement de leur orbite. Cependant, les modèles théoriques suggèrent qu’une fois que les trous noirs atteignent une distance d’environ un parsec (environ 3,26 années-lumière), ils pourraient manquer de matière à proximité avec laquelle interagir. Sans cette « friction », leurs orbites pourraient stagner, et durer potentiellement plus longtemps que l’âge actuel de l’univers.
Si les résultats de Mrk 501 sont confirmés, les deux trous noirs ne sont séparés que de 0,0026 parsecs. Cela indique que ces géants cosmiques ont réussi à contourner le « décrochage » et sont activement en spirale les uns vers les autres, prouvant qu’il existe des mécanismes en place pour combler ce dernier écart.
Pourquoi c’est important pour la science
Les trous noirs supermassifs, dont la masse varie de plusieurs millions à des milliards de fois la masse de notre Soleil, sont les points d’ancrage gravitationnels des principales galaxies. Pourtant, nous avons encore du mal à comprendre comment ils atteignent des tailles aussi immenses. Même si les petits trous noirs de « masse stellaire » sont bien compris, l’évolution de ces géants reste entourée de mystère.
La fusion de deux trous noirs supermassifs est considérée comme une « baleine blanche » de l’astronomie. En raison de leur immense échelle, la détection des ondes gravitationnelles qu’elles émettent nécessite des outils spécialisés tels que les réseaux de synchronisation de pulsars.
“Si des ondes gravitationnelles sont détectées, nous pourrions même voir leur fréquence augmenter régulièrement à mesure que les deux géants se dirigent vers une collision, offrant une rare chance d’assister à une fusion de trous noirs supermassifs.”
— Héctor Olivares, astronome à l’Université Radboud
Conclusion
Si la nature binaire de Mrk 501 est confirmée, cela offrirait à l’humanité une place au premier rang pour une fusion cosmique monumentale. Avec une période de collision prévue inférieure à 100 ans, cette galaxie offre une opportunité unique d’observer le cycle de vie des trous noirs supermassifs au cours d’une seule vie humaine.
