Crédit d'image: Hubble
Lorsque les trous noirs entrent en collision, faites attention! Une énorme explosion de rayonnement gravitationnel se produit alors qu'ils fusionnent violemment dans un trou noir massif. Le? Coup de pied? qui se produit pendant la collision pourrait faire sortir le trou noir de sa galaxie.
Une nouvelle étude décrit les conséquences d'une telle collision intergalactique.
L'astrophysicien David Merritt, professeur au Rochester Institute of Technology, et les co-auteurs Milos Milosavljevic (Caltech), Marc Favata (Cornell University), Scott Hughes (Massachusetts Institute of Technology) et Daniel Holz (University of Chicago) explorent les conséquences des coups de pied induits par les ondes gravitationnelles dans leur article, "Conséquences du recul de la radiation gravitationnelle," récemment soumis à l'Astrophysical Journal et publié en ligne à http://arXiv.org/abs/astro-ph/0402057.
On pense que presque toutes les galaxies contiennent des trous noirs supermassifs en leur centre. Selon la théorie actuelle, les galaxies se développent par fusion avec d'autres galaxies. Lorsque deux galaxies fusionnent, leurs trous noirs centraux forment un système binaire et tournent l'un autour de l'autre, finissant par se fondre en un seul trou noir. La coalescence est provoquée par l'émission de rayonnement gravitationnel, comme prédit par la théorie de la relativité d'Einstein.
Merritt et ses collègues ont déterminé la vitesse à laquelle un trou noir doit se déplacer pour échapper complètement au champ gravitationnel d'une galaxie. Ils ont constaté que les galaxies plus grandes et plus brillantes ont des champs gravitationnels plus forts et nécessiteraient un coup de pied plus grand pour éjecter un trou noir que les systèmes plus petits. De même, des impacts moins puissants pourraient faire sortir le trou noir de sa maison au centre d'une galaxie, pour rebondir plus tard en position.
Les coups de pied remettent également en question les théories qui feraient croître des trous noirs supermassifs à partir de fusions hiérarchiques de petits trous noirs, à partir de l'univers primitif. "La raison en est que les galaxies étaient plus petites il y a longtemps, et les coups de pied en auraient facilement enlevé les trous noirs," Dit Merritt.
Selon Merritt et ses co-auteurs, il est plus probable que les trous noirs supermassifs ont atteint la majeure partie de leur masse par l'accumulation de gaz et que les fusions avec d'autres trous noirs n'ont eu lieu qu'après que les galaxies ont atteint à peu près leur taille actuelle.
«Nous savons que des trous noirs supermassifs existent au centre des galaxies géantes comme notre propre Voie lactée» dit Merritt. «Mais pour autant que nous le sachions, les petits systèmes stellaires n'ont pas de trous noirs. Peut-être qu'ils le faisaient, mais ils ont été expulsés.?
Le coup de pied - une conséquence des équations de relativité d'Einstein - se produit parce que les ondes gravitationnelles émises lors du plongeon final sont anisotropes, produisant un recul. L'effet est maximisé lorsqu'un trou noir est sensiblement plus grand que l'autre.
Alors que les astrophysiciens connaissent ce phénomène depuis les années 1960, personne n'a jusqu'à présent les outils analytiques nécessaires pour calculer avec précision l'ampleur de l'effet. Le premier calcul précis de la taille des coups de pied a été rapporté dans un document complémentaire de Favata, Hughes et Holz, qui apparaît également en ligne sur http://arXiv.org.
Merritt note qu'il n'y a aucune preuve d'observation claire que les coups de pied ont eu lieu. Il soutient que la meilleure chance de trouver des preuves directes serait de localiser un trou noir peu de temps après le coup de pied, peut-être dans une galaxie qui a récemment subi une fusion avec une autre galaxie.
"Vous verriez un trou noir excentré qui n'a pas encore tout à fait fait son chemin vers le centre," il dit. "Même si la probabilité de l'observer est faible, maintenant que les astronomes savent quoi chercher, je ne serais pas surpris si quelqu'un en trouvait un éventuellement."
Source d'origine: communiqué de presse RIT
