Pour la toute première fois, des astronomes ont observé un système binaire de trous noirs en orbite l'un autour de l'autre au cœur de la galaxie OJ287, située à environ 5 milliards d'années-lumière de la Terre.

Les scientifiques soupçonnaient depuis des années que cette galaxie contenait deux trous noirs, mais ne disposaient pas de télescopes suffisamment puissants pour les distinguer séparément. Désormais, une équipe de recherche de l'Université de Turku en Finlande a fourni la première preuve directe de l'existence d'un binaire de trous noirs.

Pour réaliser cette avancée, les scientifiques ont combiné des antennes terrestres avec un satellite positionné à mi-chemin de la Lune, créant un télescope radio virtuel d'une taille équivalente à 15 fois le diamètre de la Terre. Cela leur a permis d'obtenir une image avec une résolution plus de 100 000 fois supérieure à toute observation précédente de OJ287.

Le professeur Mauri Valtonen, chercheur principal à l'Université de Turku, explique : « Pour la première fois, nous avons pu obtenir une image de deux trous noirs en orbite l'un autour de l'autre. »

La galaxie OJ287 appartient à la classe des quasars, des noyaux galactiques extrêmement lumineux contenant des trous noirs supermassifs en leur centre. Bien que le trou noir lui-même n'émette pas de lumière, le gaz et la poussière qui y tombent chauffent à des températures extrêmement élevées, produisant d'énormes quantités de rayonnement observables par les observatoires astronomiques.

Ce quasar est unique en ce que sa lumière fluctue selon un motif régulier qui se répète tous les 12 ans. Le professeur Valtonen attribue ce phénomène à la présence de deux trous noirs en orbite l'un autour de l'autre sur une période de 12 ans, ce qui explique le motif périodique clair des variations d'intensité lumineuse de la galaxie.

Pour capturer une image plus claire de ce système cosmique complexe, les scientifiques ont utilisé la technique de l'interférométrie à très longue base (VLBI), qui permet de combiner les signaux des radiotélescopes répartis sur la Terre et dans l'espace pour former un télescope virtuel géant. Avec l'aide du satellite RadioAstron, l'équipe a capturé la première image radio précise du quasar OJ287, ouvrant la voie à une compréhension plus approfondie des phénomènes des trous noirs binaires dans l'univers.

L'image a révélé qu'un trou noir est beaucoup plus grand que l'autre, le plus grand ayant une masse d'environ 18,35 milliards de fois celle du Soleil, tandis que le plus petit ne dépasse pas 150 millions de masses solaires. Le trou noir plus petit orbite de manière erratique autour de son compagnon géant, entrant en collision avec le disque d'accrétion dense qui l'entoure à chaque orbite en raison des forces gravitationnelles immenses.

Les scientifiques ont observé un comportement unique dans les jets d'énergie émis par le trou noir plus petit, notant qu'ils oscillent et se tordent de manière chaotique, semblable à un tuyau d'incendie qui fouette sous une forte pression d'eau. Ils ont nommé ce phénomène la « queue ondulante », le comparant à une queue qui tremble violemment dans l'espace.

Les chercheurs suggèrent que ce comportement inhabituel résulte de la vitesse orbitale énorme du trou noir plus petit autour de son partenaire plus grand, provoquant la déviation des jets d'énergie et leur changement de direction continu. Les scientifiques s'attendent à observer des changements significatifs dans le mouvement de cette « queue cosmique » au cours des prochaines années, à mesure que la trajectoire et la vitesse de rotation dans ce système binaire unique évoluent.

Ces résultats importants ont été publiés dans l'Astrophysical Journal.