Pour la toute première fois, des astronomes ont photographié deux trous noirs en orbite l’un autour de l’autre, offrant ainsi une preuve visuelle de l’existence de paires de trous noirs.
Repérés grâce aux faibles fluctuations de la lumière radio captée par les télescopes au sol et dans l’espace, les deux trous noirs sont enfermés sur une orbite de 12 ans à quelque 5 milliards d’années-lumière de la Terre.
« Pour la première fois, nous avons réussi à obtenir une image de deux trous noirs tournant l’un autour de l’autre », explique le premier auteur de l’étude. Mauri Valtonenastronome à l’Université de Turku en Finlande, a déclaré dans un communiqué. « Sur l’image, les trous noirs sont identifiés par les jets de particules intenses qu’ils émettent. Les trous noirs eux-mêmes sont parfaitement noirs, mais ils peuvent être détectés par ces jets de particules ou par le gaz incandescent entourant le trou. »
Trous noirs naissent de l’effondrement d’étoiles géantes et grandissent en se gavant de gaz, de poussières, d’étoiles et autres trous noirs. Pour certaines de ces ruptures spatio-temporelles gourmandes, la friction fait chauffer le matériau qui s’enroule dans leurs gueules et émet une lumière que les télescopes peuvent détecter, les transformant en ce qu’on appelle des noyaux galactiques actifs (AGN).
Les AGN les plus extrêmes sont les quasars – des trous noirs supermassifs des milliards de fois plus lourd que le soleil qui perdent leurs cocons gazeux en projetant des explosions de lumière des milliards de fois plus lumineuses que les étoiles les plus brillantes. Lorsque ces jets sont pointés vers la ligne de mire de la Terre, ils sont appelés blazars.
Les astronomes ont déjà photographié les géantes supermassives au centre de notre Voie Lactée et dans la galaxie voisine Messier87et de nombreuses preuves existent également de l’existence de trous noirs binaires et de leurs fusions via détections d’ondes gravitationnelles. Pourtant, malgré les soupçons de longue date selon lesquels OJ287 contenait une paire en orbite, les télescopes n’avaient pas la résolution nécessaire pour les séparer d’un seul point.
En fait, les observations d’OJ287 remontent à avant même que les astronomes connaissent l’existence des trous noirs ; ses éruptions semi-périodiques en intensité étaient inclus dans des plaques photographiques de la fin du 19e siècle conçu pour étudier les objets cosmiques proches. La révision des données extraites de ces plaques et des observations ultérieures ont conduit les astronomes à commencer à spéculer dans les années 1980 sur le fait que l’atténuation et l’éclaircissement réguliers du système étaient causés par deux trous noirs en orbite.
Pour arriver à une preuve visuelle, les astronomes ont utilisé une image radio obtenue par un réseau qui comprend le satellite RadioAstron, ou Spektr-R, un satellite scientifique russe transportant un radiotélescope opérationnel de 2011 à 2019.
« L’antenne radio du satellite s’est dirigée à mi-chemin vers la Lune, ce qui a grandement amélioré la résolution de l’image », a expliqué Valtonen. « Ces dernières années, nous n’avons pu utiliser que des télescopes terrestres, où la résolution de l’image n’est pas aussi bonne. »
En comparant les caractéristiques de l’image aux calculs antérieurs, les chercheurs ont distingué deux composants correspondant aux jets de chaque trou noir apparaissant exactement là où la théorie le suggère.
Pourtant, quelques rides subsistent : les chercheurs préviennent que les deux jets sur l’image pourraient se chevaucher, ce qui signifie que la possibilité ne peut pas encore être totalement exclue qu’il n’y en ait qu’un.
« Lorsque la résolution proche de celle fournie par RadioAstron sera à nouveau atteinte, à l’avenir… il sera possible de vérifier le ‘remuement de la queue’ du trou noir secondaire », ont-ils écrit.
