Les trous noirs en orbite les uns autour des autres. Les deux trous noirs sont associés à des jets : le plus grand avec une couleur rougeâtre et le plus petit avec un jet de couleur jaunâtre. Normalement, seul le jet rougeâtre est visible, mais pendant la période de 12 heures du 12 novembre 2021, le plus petit jet a dominé et a donné un signal direct du plus petit trou noir et a été observé pour la première fois. Crédit : NASA/JPL-Caltech/R. Blessé (IPAC) et M. Mugrauer (AIU Jena)
NASAc'est TESS Le satellite a contribué à confirmer la théorie de deux trous noirs dans la galaxie OJ 287 en 2021, améliorant ainsi notre connaissance des trous noirs et de leurs comportements.
Plusieurs groupes de recherche internationaux ont déjà confirmé la théorie selon laquelle il existerait deux trous noirs au centre de la galaxie lointaine OJ 287, suggérée pour la première fois par des astronomes de l'Université de Turku, en Finlande. Une nouvelle étude montre que les observations par satellite menées en 2021 ont révélé la plus petite trou noir du couple pour la première fois.
Découverte du trou noir dans JO 287
En 2021, la NASA exoplanèteLe satellite de chasse a été pointé vers la galaxie OJ 287 pour aider les astronomes à confirmer la théorie de deux trous noirs au centre de la galaxie, proposée pour la première fois par des chercheurs de l'Université de Turku, en Finlande.
Le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) est conçu pour découvrir des milliers d’exoplanètes en orbite autour des étoiles naines les plus brillantes du ciel. TESS découvre des planètes allant des petits mondes rocheux aux planètes géantes, mettant en valeur la diversité des planètes de notre galaxie. Jusqu’à présent, l’équipe a découvert 410 exoplanètes confirmées ou « nouveaux mondes » tournant autour d’étoiles autres que le Soleil.
Le TESS de la NASA découvre des exoplanètes, des mondes au-delà de notre système solaire. Au cours de ses observations approfondies du ciel, TESS trouve et surveille également tous les types d'objets dont la luminosité change, des astéroïdes proches aux étoiles pulsantes et aux galaxies lointaines contenant des supernovae. Crédit : Goddard Space Flight Center de la NASA
Preuve de deux trous noirs dans JO 287
En 2021, TESS a passé plusieurs semaines à étudier un autre type de système, une galaxie lointaine appelée OJ 287. Les chercheurs ont trouvé des preuves indirectes qu'un trou noir très massif dans OJ 287 tourne autour d'un trou noir géant 100 fois sa taille.
Pour vérifier l’existence du plus petit trou noir, TESS a surveillé la luminosité du trou noir primaire et du jet qui lui est associé. L’observation directe du plus petit trou noir en orbite autour du plus grand est très difficile, mais sa présence a été révélée aux chercheurs par un soudain éclat de luminosité. Ce type d'événement n'avait jamais été observé auparavant dans OJ287, mais le chercheur Pauli Pihajoki de l'Université de Turku en Finlande avait déjà prédit cet événement dans sa thèse de doctorat en 2014. Selon sa thèse, la prochaine éruption devrait avoir lieu fin 2021. , et plusieurs satellites et télescopes étaient focalisés sur l'objet à l'époque.
L'éclat observé apparaît comme un éclatement brusque de la courbe de lumière issue des observations satellite, montrant comment un objet par ailleurs constamment faible s'éclaire soudainement et brusquement. Dans le coin supérieur, le torchage observé est montré plus en détail. La quantité de lumière émise lors de l’éclatement équivaut à la luminosité d’environ 100 galaxies. Crédit : Kishore et al. 2024
Le satellite TESS a détecté l'éruption attendue le 12 novembre 2021 à 2 heures du matin GMT, et les observations ont été récemment publiées dans une étude de Shubham Kishore, Alok Gupta (Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences, Inde) et Paul Wiita (The College of New Jersey). , ETATS-UNIS). L'événement n'a duré que 12 heures. Cette courte durée montre qu’il est très difficile de trouver un éclat de grande luminosité à moins que son timing ne soit connu à l’avance. Dans ce cas, la théorie des chercheurs de Turku s'est avérée exacte et TESS a été dirigé vers l'OJ 287 au bon moment. La découverte a également été confirmée par le télescope Swift de la NASA, qui était également pointé vers la même cible.
En outre, une vaste collaboration internationale dirigée par Staszek Zola de l'Université Jagellonne de Cracovie, en Pologne, a détecté le même événement en utilisant des télescopes dans différentes parties de la Terre, de sorte qu'il faisait toujours nuit au moins à l'un des emplacements des télescopes. toute la journée. De plus, un groupe de l'Université de Boston, aux États-Unis, dirigé par Svetlana Jorstad et d'autres observateurs, a confirmé la découverte en étudiant la polarisation de la lumière avant et après l'éruption.
Implications et recherches futures
Dans une nouvelle étude combinant toutes les observations précédentes, le professeur Mauri Valtonen et son équipe de recherche de l'Université de Turku ont montré que l'éclat de lumière de 12 heures provenait du plus petit trou noir en orbite et de ses environs.
L’éclat rapide de luminosité se produit lorsque le plus petit trou noir « avale » une grande tranche du disque d’accrétion entourant le plus grand trou noir, le transformant en un jet de gaz vers l’extérieur. Le jet du plus petit trou noir est alors plus brillant que celui du plus grand trou noir pendant environ douze heures. Cela rend la couleur de l'OJ287 moins rougeâtre, ou jaune, au lieu du rouge normal. Après le sursaut, la couleur rouge revient. La couleur jaune indique que sur une période de 12 heures, nous voyons la lumière du plus petit trou noir. Les mêmes résultats peuvent être déduits d’autres caractéristiques de la lumière émise par OJ287 au cours de la même période.
« Par conséquent, nous pouvons maintenant dire que nous avons « vu » un trou noir en orbite pour la première fois, de la même manière que nous pouvons dire que TESS a vu des planètes en orbite autour d'autres étoiles. Et tout comme pour les planètes, il est extrêmement difficile d’obtenir une image directe du plus petit trou noir. En fait, en raison de la grande distance d'OJ 287, qui est proche de quatre milliards d'années-lumière, il faudra probablement beaucoup de temps avant que nos méthodes d'observation soient suffisamment développées pour capturer une image même du plus grand trou noir », explique le professeur Valtonen.
« Cependant, le plus petit trou noir pourrait bientôt révéler son existence par d'autres moyens, car il devrait émettre des nano-Hertz ondes gravitationnelles. Les ondes gravitationnelles d'OJ 287 devraient être détectables dans les années à venir par la maturation pulsar tableaux de synchronisation », explique A. Gopakumar de l'Institut Tata de recherche fondamentale en Inde.
