Le nouveau modèle rapproche les scientifiques de la diversité des signaux lumineux créés lorsque deux trous noirs supermassifs (des millions et des milliards de fois plus massifs que le Soleil) s’enroulent en spirale. Pour la première fois, des simulations informatiques impliquant les effets physiques de la théorie de la relativité générale d’Einstein montrent que le gaz présent dans ces systèmes brillera principalement sous les rayons UV et X.
Presque toutes les galaxies avec des paramètres de la Voie Lactée contiennent un trou noir au centre. Les observations montrent que les fusions galactiques se produisent fréquemment, mais jusqu'à présent, personne n'a pu voir le processus de collision de trous noirs géants. Cependant, les scientifiques ont pu constater la fusion de trous noirs de masse stellaire (de trois à plusieurs dizaines de trous solaires) à l'aide de LIGO. Dans le cas spécifique, des ondes gravitationnelles ont été créées - des ondulations dans l’espace et dans le temps, se déplaçant à la vitesse de la lumière.
Le gaz brille de mille feux dans les simulations informatiques de trous noirs supermassifs avec 40 orbites issues de la fusion. De tels modèles aideront à identifier des exemples réels de tels systèmes binaires
Les concentrations de trous noirs supermassifs seront plus difficiles à déterminer. Le fait est que la Terre elle-même est trop bruyante. Il est secoué par les vibrations sismiques et les changements gravitationnels causés par les perturbations atmosphériques. Par conséquent, les détecteurs doivent être dans l’espace, comme prévu par LISA dans les années 2030. Il est important de noter que les systèmes binaires supermassifs seront différents de leurs compagnons plus petits dans un environnement riche en gaz. Les scientifiques soupçonnent qu'une explosion de supernova formant un trou noir souffle également la majeure partie du gaz environnant. Le trou noir est tellement rapidement absorbé par les vestiges que lors de la fusion, il ne reste plus rien pour le «dîner» et aucun signal lumineux ne se produit.
Mais n'oublions pas que la fusion de trous noirs supermassifs se produit sur le fond d'une fusion galactique, ce qui signifie qu'il y a une escorte de nuages de gaz et de poussière, d'étoiles et de planètes. Très probablement, la collision galactique pousse une grande partie de ce matériau plus près des trous noirs qui continuent à s’alimenter. À mesure qu'ils se rapprochent, les forces magnétiques et gravitationnelles chauffent le gaz restant et les astronomes peuvent bloquer les signaux.
La nouvelle simulation montre les trois orbites d'une paire de trous noirs supermassifs dans 40 orbites de la fusion. On peut constater qu’à ce stade du processus, la lumière n’est émise que sous forme de rayons ultraviolets grâce à des rayons X à haute énergie.
Cette vision à 360 degrés nous place au centre de deux trous noirs supermassifs en rotation, distants de 30 millions de kilomètres, avec une période orbitale de 46 minutes. Vous pouvez voir comment les trous noirs déforment l'arrière-plan de l'étoile et capturent la lumière. L'anneau photon est une caractéristique distinctive. Le système entier aura 1 million de masses solaires Trois zones de gaz émetteur de lumière chauffent lorsque des trous noirs se confondent. Cela forme un grand anneau autour du système, ainsi que deux petits anneaux autour de chacun. Tous ces objets émettent principalement des rayons UV. Lorsque le gaz pénètre à grande vitesse dans un mini-disque, la lumière UV du disque entre en contact avec chaque couronne de trou noir (une région de particules subatomiques de haute énergie situées au-dessus et au-dessous du disque). Lorsque le taux d'accrétion est plus faible, la lumière UV se ternit par rapport aux rayons X.
Sur la base de simulations, les scientifiques s’attendent à ce que les rayons X créés par la «fusion quasi» soient plus brillants que dans des trous noirs supermassifs. Pour la simulation, le supercalculateur Blue Waters a été utilisé pendant 46 jours sur 9600 cœurs de calcul. La simulation originale estime la température du gaz. L’équipe prévoit d’affiner le code pour simuler l’évolution des paramètres du système, tels que la température, la distance, la masse totale et le taux d’accrétion. Les scientifiques souhaitent comprendre ce qui se passe lorsque du gaz circule entre deux trous noirs.
