Découverte majeure : trois paires de trous noirs vont bientôt fusionner

L'Observatoire de Mauna Kea a fait une découverte pour le moins unique en son genre, trois paires de trous noirs supermassifs sur le point de fusionner.

Qu'est-qu'un trou noir et qu'est-ce qu'un quasar ?

Pour bien comprendre la découverte qui a été réalisé par l'Observatoire de Mauna Kea, il faut avoir en tête les différentes définitions de trou noir et de quasar. 

Un trou noir, en astrophysique, est un objet céleste tellement compact que l'intensité de son champ gravitationnel empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s'échapper. On entend parfois parler de "trous noirs stellaires", de "mini trous noirs", ou encore de "trous noirs supermassifs", mais comment les différencier ? Voici quelques éléments qui vous permettront de les distinguer : 

• Un trou noir stellaire se forme suite à l'effondrement gravitationnel de certaines étoiles massives qui explosent en supernovae. 
• Un mini trou noir (ou micro trou noir) correspondrait à un très petit trou noir tels qu'ils devaient sans doute exister dans des phases primitives de l'univers
• Un trou noir supermassif existe au coeur de certaines galaxies, et contiennent plusieurs millions à plusieurs milliards de masses solaires

Les quasars quant à eux sont des objets distants qui apparaissent comme des étoiles lors d'une observation au téléscope (ils sont particulièrement lumineux), mais qui sont en réalité des noyaux actifs (connus aussi sous l'abréviation AGN) de galaxies lointaines. On vous l'accorde, la définition n'aide pas toujours à bien se le représenter. Voici donc un schéma pour s'y retrouver : 

Les quasars sont alimentés par des trous noirs supermassifs qui sont des millions, voire des milliards de fois plus massifs que notre Soleil. En réalité, les trous noirs en astrophysique réorganisent la matière autour d'eux en formant un magnifique anneau, et cet anneau s'appelle le disque d'accrétion. Le centre de ce disque se trouve donc logiquement au niveau de l'horizon du trou noir, là où il y a le Tesseract d'Interstellar et un potentiel trou de vers (jamais prouvé, mais on peut toujours l'imaginer). Toute cette structure s'appelle quasar.

La découverte des scientifiques

L'Observatoire de Mauna Kea a révélé sa dernière découverte, qui n'est pas des moindres : trois paires de trous noirs supermassifs sur le point de fusionner. Les scientifiques ont été d'autant plus surpris qu'ils ne recherchaient pas des paires de quasars, mais plutôt dans quelles galaxies ces objets tendaient à se trouver. L'étude a été publiée le 26 août 2020 dans la revue The Astrophysical Journal :  

Shenli Tang, étudiant diplômé de l'Université de Tokyo et co-auteur de l'étude publiée a déclaré à propos des quasars : 

Malgré leur rareté, ils représentent une étape importante dans l’évolution des galaxies, où le géant central s’éveille, prend de la masse et a un impact potentiel sur la croissance de sa galaxie hôte.

Réaliser cette observation était un véritable défi puisqu'il est très difficile de séparer la lumière de deux quasars proches l'un de l'autre, tant la lumière émise est puissante. John Silverman, du Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, nous en a appris davantage concernant la méthode employée :

Pour faciliter notre travail, nous avons commencé par examiner les 34 476 quasars connus du Sloan Digital Sky Survey avec imagerie HSC pour identifier ceux qui ont deux (ou davantage de) centres distincts, a déclaré l'auteur principal. Honnêtement, nous n’avons pas commencé à chercher des quasars doubles. Nous examinions les images de ces quasars lumineux pour déterminer dans quel type de galaxies ils préféraient résider lorsque nous avons commencé à voir des cas avec deux sources optiques dans leurs centres où nous n'en attendions qu'une.

L'observatoire de Mauna kea

Les télescopes de l'observatoire de Mauna Kea sont parmi les plus productifs au monde, et sont au nombre de douze. Ils disposent d'une suite d'instruments avancés (comprenant par exemple des spectrographes multi-objets, des spectrographes haute résolution, des spectromètres à champ intégral et une étoile guide laser de renommée mondiale).

Les auteurs de l'étude publiée dans la revue The Astrophysical Journal souhaitent reconnaître le rôle culturel très important  du sommet de Mauna Kea, qui a toujours eu au sein de la communauté autochtone hawaïenne une importance toute particulière. Ils se disent se sentir très chanceux d'avoir l'occasion de mener des observations depuis cette montagne.