Il y a une galaxie pas trop loin de la nôtre dont les astronomes étaient très sûrs en forme de "X", du moins du point de vue des radiotélescopes. Mais une nouvelle image de radiotélescope plus claire montre que la galaxie ressemble plus à une goutte étirée.
Cette image, publiée le 11 juillet dans la revue Monthly Notices de la Royal Astronomical Society, bouleverse les notions de plusieurs décennies sur la galaxie, NGC 326, et perturbe une théorie de longue date sur les collisions entre les trous noirs supermassifs. C'est un produit du Low-Frequency Array (LOFAR), un puissant radiotélescope aux Pays-Bas.
NGC 326 semblait vraiment être en forme de X, ont écrit les auteurs de l'article du 11 juillet. Chaque fois que les chercheurs ont étudié les signatures radio de la galaxie - les modèles particuliers d'ondes radio émises par une structure - ils semblaient montrer quatre lobes distincts, les pattes du X. C'était la preuve, pensaient-ils, d'une collision géante passée entre deux trous noirs supermassifs . Mais la nouvelle image présente une image plus compliquée - celle qu'une collision de trous noirs ne peut à elle seule expliquer.
Voici pourquoi la forme en X était un gros problème pour les chercheurs de trous noirs. Les grandes galaxies, y compris notre propre voie lactée, ont des trous noirs supermassifs dans leurs centres, comme Live Science l'a déjà signalé. Ces trous noirs, aussi grands soient-ils, sont pour la plupart trop petits et éloignés pour être observés même avec les meilleurs télescopes. Mais les astronomes peuvent reconnaître ces trous noirs par leurs signatures radio. De nombreux trous noirs supermassifs projetent deux jets de matière dans l'espace, faits de matériaux qui ont à peine échappé en tombant dans le vide. Ces jets tirent dans des directions opposées à des fractions significatives de la vitesse de la lumière, créant de longs frottis de particules incandescentes à travers l'espace, souvent plus gros que leurs galaxies hôtes, que les radiotélescopes peuvent détecter.
Mais les chercheurs se sont longtemps demandé: lorsque de grandes galaxies fusionnent, leurs trous noirs supermassifs entrent-ils en collision? C'est une question ouverte en astrophysique si l'univers existe depuis assez longtemps pour que deux trous noirs supermassifs se soient claqués ensemble, ont écrit les auteurs de l'article. Une fois que deux de ces géants tombent sur les orbites de l'autre, le processus de rotation de plus en plus proche, puis de collision, pourrait prendre tellement de milliards d'années que nous ne le verrions jamais dans notre univers.
Mais certains astronomes pensaient que les galaxies en forme de X étaient la preuve que ces collisions s'étaient produites. La théorie était qu'à un moment donné, un trou noir supermassif produisant deux jets a percuté un autre trou noir supermassif, résultant en un nouveau trou noir plus grand orienté sur un tout nouvel axe, selon les auteurs de l'article. Ce nouveau trou noir tirerait ses deux jets dans une direction totalement différente, mais les jets du trou noir d'origine resteraient brillants dans l'espace, créant cette forme en X.
Cette théorie des galaxies en forme de X a cependant des termes assez stricts: il ne peut pas y avoir de maculage entre les lobes des jets. Les espaces vides doivent être sombres. C'est parce que le trou noir se serait réorienté si soudainement que les jets ne se balanceraient pas dans l'espace intermédiaire, le pulvérisant de particules. Le processus, d'un point de vue extérieur, ressemblerait à une source de jet s'éteignant comme une autre allumée au même endroit, pulvérisant dans des directions différentes.
La nouvelle image de LOFAR montre que, dans NGC 326 au moins, ce n'est pas le cas. Les espaces entre les lobes du "X" de la galaxie sont remplis de particules incandescentes, ce qui le rend plus comme une goutte qu'une lettre de l'alphabet.
"Nous soulignons qu'une fusion BH-BH, se manifestant soit par une réorientation brusque des jets, soit par une transition plus lente ... n'est pas exclue par ces données", ont écrit les chercheurs dans l'article. "Mais ce n'est plus une explication nécessaire ou suffisante de la morphologie de la source observée à elle seule."
En d'autres termes, les trous noirs pourraient avoir fusionné dans NGC 326. Mais cette image plus détaillée ne montre pas nécessairement les détritus d'une telle fusion. Et si une fusion de trous noirs s'est produite dans NGC 326, cette fusion ne peut à elle seule expliquer la forme que les astronomes peuvent maintenant voir dans cette partie de l'espace.
Sur la route, ont écrit les chercheurs, les astronomes devront réévaluer leurs hypothèses sur les galaxies en forme de X, dont NGC 326 était l'exemple "prototypique". Alors que les astronomes se préparent à placer l'antenne spatiale de l'interféromètre laser, ou LISA - le détecteur d'ondes gravitationnelles le plus sensible de tous les temps - dans l'espace, certains ont produit des calculs pour le nombre de fusions supermassives de trous noirs (qui produisent de très grandes ondulations dans l'espace-temps, également appelés ondes gravitationnelles de basse fréquence), l'instrument devrait pouvoir détecter chaque année en fonction du nombre de galaxies en forme de X dans l'espace. Mais si le NGC 326 n'est pas vraiment en forme de X, les astronomes peuvent-ils croire que les plus éloignés le sont? Il serait peut-être temps de revenir à la planche à dessin sur ces calculs.
