NGC 6240 est une galaxie irrégulière, en forme de papillon ou de homard, composée de deux plus petites galaxies. Le processus de fusion, qui a débuté il y a environ 30 millions d'années, a déclenché une formation spectaculaire d'étoiles et de nombreuses explosions de supernova. La fusion sera complète dans quelques dizaines à quelques centaines de millions d'années. © Nasa, ESA, the Hubble Heritage (STScI-Aura)-ESA-Hubble Collaboration, et A. Evans (University of Virginia, Charlottesville-NRAO-Stony Brook University)

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Trois trous noirs supermassifs sur le point de fusionner au centre de cette galaxie

ActualitéClassé sous :Astronomie , NGC 6240 , Spitzer

De nouvelles observations montrent que la galaxie irrégulière NGC 6240 ne contient pas deux mais trois trous noirs supermassifs, ce qui ne s'était jamais vu encore. Ce phénomène est porteur d'informations sur la croissance des galaxies.

Comme nous l'expliquait récemment l'astrophysicien Romain Teyssier, il est désormais admis que le processus principal à l'origine de la croissance des galaxies et des trous noirs supermassifs fait intervenir des courants froids d'hydrogène et d'hélium qui semblent canalisés par des filaments de matière noire.

Cela ne veut pas dire pour autant que les collisions suivies de fusions entre galaxies ne jouent aucun rôle alors que l'on pensait initialement qu'il s'agissait du mode essentiel de formation des grandes galaxies. On en connait d'ailleurs de spectaculaires que l'on surprend alors qu'elles viennent juste de former des galaxies irrégulières. L'une des plus célèbres est NGC 6240 ans dans la constellation d'Ophiuchus. Elle est située à environ 400 millions d'années-lumière de la Voie lactée. Il y a presque 20 ans, les astrophysiciens utilisant le regard perçant dans le domaine des rayons X du télescope Chandra annonçaient y avoir découvert deux noyaux actifs de galaxies alimentés en énergie par deux trous noirs supermassifs.

Aujourd'hui, un article publié dans la revue Astronomy & Astrophysics par une équipe internationale dirigée par des scientifiques de Göttingen et de Potsdam, et que l'on peut trouver en accès libre sur arXiv, révèle que NGC 6240 contient en fait trois trous noirs supermassifs.

La galaxie irrégulière NGC 6240. De nouvelles observations montrent qu'elle abrite non pas deux mais trois trous noirs supermassifs en son noyau. Le trou noir nord (N) est actif et était connu auparavant. La nouvelle image agrandie à haute résolution spatiale montre que la composante sud consiste en deux trous noirs supermassifs (S1 et S2). La couleur verte indique la distribution du gaz ionisé par le rayonnement entourant les trous noirs. La longueur de la barre blanche correspond à 1.000 années-lumière. © P Weilbacher (AIP), Nasa, ESA, the Hubble Heritage (STScI-Aura), ESA-Hubble Collaboration, et A Evans (University of Virginia, Charlottesville-NRAO-Stony Brook University)

Des trous noirs de 90 millions de masses solaires

La découverte s'est faite en utilisant le spectrographe 3D Muse (acronyme de Multi Unit Spectroscopic Explorer) équipant depuis quelques années le Very Large Telescope (VLT) exploité par les astronomes de l'observatoire européen austral au Chili. Les images, obtenues avec une netteté similaire à celle du télescope spatial Hubble au VLT grâce à système d'optique adaptative, contiennent en outre avec Muse un spectre pour chaque pixel. Ces spectres permettent alors la détermination des mouvements et des masses des trous noirs supermassifs dans NGC 6240.

On a déterminé de cette façon que chacun de ces astres compacts contenaient plus de 90 millions de masses solaires -- rappelons que le trou noir super massif de la Voie lactée ne contient lui que 4 millions de masses solaires et que certains trous noirs peuvent en contenir plusieurs dizaines de milliards. Ils occupent une même région de moins de 3.000 années-lumière de diamètre, c'est-à-dire moins d'un centième de la taille totale de la galaxie.

C'est la première fois que l'on observe une telle concentration de trous noirs supermassifs et l'existence d'une collision avec trois galaxies a des implications sur ce que l'on pense de la vitesse de croissance des galaxies. Cette information peut nous aider à comprendre pourquoi on observe des galaxies déjà de grandes tailles dans le cosmos observable alors que celui-ci n'avait pas encore un milliard d'années d'âge après le Big Bang.

La fusion de ces trous noirs produira un jour une onde gravitationnelle puissante, du genre de celle que devrait détecter dans les années 2030 la mission eLisa dans l'espace.

Il y a 6 ans, cette vidéo expliquait les observations faites avec Chandra pour NGC 6240. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Chandra X-ray Observatory

  • Les galaxies croissent essentiellement en accrétant des filaments de gaz froids, ce qui fait également croître les trous noirs supermassifs qu'elles abritent.
  • Mais les collisions suivies de fusion jouent aussi un rôle comme le montre la galaxie NGC 6240 qui contient trois trous noirs supermassifs qui fusionneront dans quelques dizaines à quelques centaines de millions d'années.
Pour en savoir plus

NGC 6240: deux coeurs de galaxies sur le point de fusionner !

Article de Laurent Sacco publié le 22/03/2009

NGC 6240 est un remarquable objet astrophysique situé à 400 millions d'années-lumière dans la constellation d'Ophiucus. Spitzer et Hubble nous livrent une nouvelle image spectaculaire de ce qui se révèle être deux galaxies entrées en collision avec leurs cœurs sur le point de fusionner.

Même à l'échelle des galaxies l'Univers est violent et actif. On est désormais bien loin du ciel éternel et incorruptible de la philosophie d'Aristote. Les collisions entre galaxies ne sont en effet par rares et on peut même dire que les grandes galaxies croissent largement en phagocytant les plus petites.

Le satellite Hubble nous a livré une longue liste de galaxies en interaction et parmi elles NGC 6240 est l'un des objets les plus fameux. En effet, on sait aujourd'hui qu'il s'agit de la fusion presque complète de deux galaxies différentes et surtout, comme l'ont montré les observations en rayons X de Chandra, il contient deux trous noirs supermassifs séparés par 3.000 années-lumière et sur le point d'entrer en collision dans quelques millions d'années.

En fait, le phénomène s'est déjà produit puisque nous observons NGC 6240 tel qu'il était il y a 400 millions d'années. Une intense production d’ondes gravitationnelles a donc dû s'y produire mais du fait de leur propagation à la vitesse de la lumière, nous ne le savons pas encore...

De quoi mieux comprendre notre propre galaxie

En attendant, NGC 6240 se classe déjà parmi les objets galactiques dits

ULIRG (Ultra-Luminous Infra-Red Galaxy). Lors de la collision entre ses deux galaxies génitrices, les nuages moléculaires interstellaires, riches en poussières, ont vu leur densité augmenter suffisamment pour que leurs masses de Jeans (qui donne la limite de l'effondrement gravitationnel) passe en dessous de leur masse.

Il en a résulté une fantastique flambée de formation de nouvelles étoiles, lesquelles émettent fortement dans l'infrarouge lors du processus de contraction gravitationnelle des globules de Bok. C'est pourquoi NGC 6240 est des milliers de fois plus lumineux dans le domaine de l'infrarouge que notre Voie lactée.

Spitzer, bientôt à court d'hélium, a donc pu saisir une fantastique image de ces galaxies en cours de fusion. Elle donne une mine d'informations aux astrophysiciens spécialistes de l'évolution des galaxies, offrant de quoi mieux comprendre ces processus de fusion, que même notre Galaxie a subi dans le passé.

Cela se révélera sûrement précieux pour les chercheurs qui analyseront au cours de la décennie suivante les données que livrera la mission Gaia de l'Esa. En fournissant les positions et vitesses radiales de près d'un milliard d'étoiles de la Voie lactée, cette mission devrait nous permettre de faire de l'archéologie galactique et de remonter à l'histoire récente des interactions de notre Galaxie avec ses voisines.

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