Le télescope James Webb détecte pour la première fois trois trous noirs dans une seule galaxie

Une équipe internationale d'astronomes a découvert trois trous noirs supermassifs en phase d'accrétion active coexistant dans une seule galaxie à plus de 12,5 milliards d'années-lumière de la Terre, marquant la première fois qu'un tel trio est identifié dans l'univers lointain.

Une première cosmique

Les résultats, publiés mercredi dans la revue Astronomy & Astrophysics, s'appuient sur des observations de la galaxie J0148-4214 réalisées à l'aide du spectrographe dans l'infrarouge proche du télescope spatial James Webb, dans son mode d'unité de champ intégrale. La galaxie existait environ 1,2 milliard d'années après le Big Bang, à un décalage vers le rouge d'environ 5,02.mpg+1

« Il s'agit de la première preuve de la présence de trois trous noirs actifs dans une seule galaxie de l'univers lointain », a déclaré Hannah Übler, directrice de groupe de recherche à l'Institut Max Planck de physique extraterrestre (MPE) et auteure principale de l'étude.mpg

Deux des trous noirs se situent près du centre galactique, séparés par seulement 620 années-lumière environ, tandis qu'un troisième se trouve à quelque 5 500 années-lumière du centre. Leurs masses respectives sont d'environ 80 millions, 2 millions et 0,6 million de fois celle du Soleil. Le plus petit des trois accrète de la matière à un rythme qui dépasse la limite d'Eddington, le maximum théorique prédit par les modèles standards de croissance des trous noirs.miragenews+1

Détecter l'invisible

L'équipe a identifié les trous noirs grâce aux signatures spectrales d'atomes d'hydrogène se déplaçant à grande vitesse sous l'effet de l'attraction gravitationnelle de ces derniers. Pour distinguer les deux sources centrales très rapprochées, les chercheurs ont utilisé la spectro-astrométrie, une technique qui mesure avec précision les décalages spatiaux dans l'émission de raies. Sans les données à résolution spatiale fournies par l'instrument du JWST, un seul des trois trous noirs aurait probablement été détecté.mpg

D'autres explications, notamment des supernovas, des chocs, des vents stellaires ou des étoiles très massives, ont été exclues grâce à des analyses spectrales complémentaires.mpg

Implications pour la croissance des trous noirs

La paire centrale devrait fusionner au cours des prochaines centaines de millions d'années, comme le rapporte le New York Times. « Cela suggère que la fusion de trous noirs pourrait être une voie supplémentaire et rapide pour leur croissance accélérée dans l'univers primitif », a déclaré Roberto Maiolino, professeur à l'Université de Cambridge et coauteur de l'étude.nytimes+1

Le troisième trou noir, excentré, pourrait être le vestige d'une fusion galactique antérieure, déplacé par une poussée de recul gravitationnel, ou être en train de migrer vers le centre. La masse stellaire totale de la galaxie hôte est d'environ 1,3 milliard de masses solaires, ce qui signifie que les trous noirs représentent une part notable de la masse globale du système.mpg

Selon les chercheurs, ce système est un précurseur potentiel de fusions de trous noirs qui pourraient un jour être observées par de futurs observatoires d'ondes gravitationnelles tels que LISA, le détecteur spatial projeté par l'Agence spatiale européenne.miragenews+1