Les éruptions mystérieuses dans le ciel plus brillantes qu’un billion de soleils sont en fait la lueur de deux trous noirs distants qui s’encerclent, ont confirmé les astronomes dans de nouvelles observations qui résolvent un mystère vieux de plusieurs décennies.

Une nouvelle recherche révèle que la galaxie OJ 287, qui se trouve à 5 milliards d’années-lumière de la Terre dans la constellation du Cancer, est ancrée par deux trous noirs, un supermassif et un plus petit. Bien que ces deux trous noirs ressemblent à un point sur l’imagerie du télescope, ils envoient différents types de signaux électromagnétiques, permettant aux astronomes de démêler leurs identités respectives.

La galaxie a été découverte en 1888 et les astronomes soupçonnent depuis des décennies qu’il pourrait s’agir d’un système binaire, avec deux trous noirs en son cœur. La galaxie montre un schéma d’émissions qui varie sur deux cycles distincts, l’un de 12 ans et l’autre de 55 ans, suggérant que deux types de mouvement distincts se produisent – l’un, l’orbite d’un trou noir autour d’un autre ; l’autre, le lent changement d’orientation de cette orbite.

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Des années d’observation ont révélé des éruptions qui se produisent lorsqu’un trou noir plonge à travers le disque d’accrétion de l’autre – de vastes anneaux de matière tourbillonnant autour de trous noirs supermassifs – chauffant la poussière et le gaz du disque et créant des éclairs d’énergie spectaculaires à travers le spectre électromagnétique. Ces éruptions sont plus brillantes qu’un billion d’étoiles et durent environ deux semaines. Maintenant, cependant, les chercheurs ont observé deux éruptions encore plus dramatiques et de bien plus courte durée du système binaire, confirmant directement l’existence des deux trous noirs.

Lors des observations de 2021-2022, des chercheurs menés par l’astronome Stašzek Zola de l’Université Jagellonne de Cracovie, en Pologne, a vu une éruption qui produisait 100 fois plus de lumière qu’une galaxie entière. Ce flash n’a duré qu’une seule journée. Le télescope Fermi de la NASA a également repéré un deuxième, tout aussi bref rayon gamma éclater. La courte durée de ces fusées les a rendues faciles à manquer pendant des décennies.

« OJ 287 a été enregistré sur des photographies depuis 1888 et a été suivi de manière intensive depuis 1970 », a déclaré l’auteur principal de l’étude. Mauri Valtonen du Tata Institute of Fundamental Research à Mumbai, en Inde, a déclaré dans un déclaration. « Il s’avère que nous n’avons tout simplement pas eu de chance. Personne n’a observé OJ 287 exactement les nuits où il a fait sa cascade d’une nuit.  »

Alors que se passe-t-il? Les chercheurs calculent que le plus petit trou noir dans OJ 287 est d’environ 150 millions de fois la masse de notre soleil. La première éruption géante s’est produite parce que ce petit trou noir a reçu une infusion de nouveau gaz à avaler, ce qui a conduit à la formation d’un jet de matière et à sa sortie du petit trou noir.

Peu de temps après, le petit trou noir a traversé le disque d’accrétion du trou noir massif, qui représente 18 milliards de fois la masse de notre soleil. Le jet a interagi avec le disque, créant l’éruption gamma détectée par le télescope de Fermi.

Prises ensemble, ces deux éruptions confirment finalement que OJ 287 doit être un système à double trou noir, dans lequel le plus petit objet traverse régulièrement le disque gazeux de son plus grand voisin.

Les chercheurs rapportent leurs découvertes dans le numéro de juin de Les avis mensuels de la Royal Astronomical Society.