Si brillant qu'il est visible par les astronomes amateurs, OJ287 est un quasar qui a longtemps intrigué la communauté scientifique. La variation de sa luminosité selon un cycle régulier de plusieurs années avait suggéré la présence de deux trous noirs supermassifs.
Un trou noir de 18 milliards de masses solaires et un compagnon plus modeste atteignant 150 millions de masses solaires. Valider cette hypothèse relevait cependant de l'impossible, les télescopes n'ayant pas la résolution nécessaire pour les distinguer d'un point lumineux unique.
Comment l'observation historique a-t-elle été rendue possible ?
La clé de la découverte réside dans la combinaison de télescopes terrestres et du radiotélescope russe RadioAstron, dont l'orbite s'étendait à mi-chemin de la Lune. Cette configuration de très longue base interférométrique a permis d'obtenir une résolution 100 000 fois supérieure à celle des images optiques classiques.
En réanalysant les données collectées il y a près d'une décennie par ce système, les chercheurs ont enfin pu identifier visuellement les deux objets.
" Pour la première fois, nous avons réussi à obtenir une image de deux trous noirs tournant l'un autour de l'autre ", déclare Mauri Valtonen de l'université de Turku en Finlande, auteur principal d'une étude publiée dans The Astrophysical Journal.
Que révèle l'image inédite ?
L'image radio ne montre pas les trous noirs eux-mêmes, qui sont par définition invisibles, mais les phénomènes qu'ils engendrent. " Dans l'image, les trous noirs sont identifiés par les intenses jets de particules qu'ils émettent ", explique Mauri Valtonen.
Les chercheurs ont ainsi pu distinguer le jet principal, émanant du plus gros trou noir, et un second jet, plus faible et tordu, associé au plus petit. Cette torsion, comparée à un tuyau d'arrosage en rotation, est due au mouvement rapide du petit trou noir autour de son compagnon.
Cette signature visuelle correspond à des calculs théoriques qui avaient été précédemment effectués.
De nouvelles observations prévues
Cette observation est la preuve de l'existence de paires de trous noirs, une question restée ouverte pendant des décennies. Les scientifiques prédisent que le jet du plus petit trou noir se comportera comme une " queue qui remue " au fil de son orbite de douze ans.
De nouvelles observations, prévues notamment pour les années 2030 lorsque le jet secondaire sera à nouveau bien visible, permettront d'affiner la compréhension de ces systèmes binaires avant leur fusion inéluctable.