Collision triple J1218/1219+1035 : trois galaxies et trois AGN radio à 1,2 milliard d’années‑lumière

Une collision triple à 1,2 milliard d’années‑lumière

À environ 1,2 milliard d’années‑lumière de la Terre, un événement colossal se déroule à l’échelle cosmique.

Dans cette région de l’Univers, trois galaxies - et non deux - se rapprochent progressivement jusqu’à entrer dans une gigantesque collision à trois, baptisée J1218/1219+1035. Un tel scénario est déjà peu courant ; mais celui‑ci se distingue encore davantage.

Trois trous noirs supermassifs et trois noyaux actifs de galaxie (AGN) radio

Au centre de chacune des trois galaxies se cache un trou noir supermassif en pleine activité : chacun accrète de la matière et, ce faisant, émet intensément en ondes radio.

« Les galaxies actives triples comme celle‑ci sont incroyablement rares, et en observer une au milieu d’une fusion nous offre une place au premier rang pour comprendre comment les galaxies massives et leurs trous noirs grandissent ensemble », explique l’astrophysicienne Emma Schwartzman du Laboratoire de recherche navale des États‑Unis.

« En constatant que les trois trous noirs de ce système sont brillants en radio et lancent activement des jets, nous avons fait passer les noyaux actifs de galaxie (AGN) radio triples de la théorie à la réalité et ouvert une nouvelle fenêtre sur le cycle de vie des trous noirs supermassifs. »

Pourquoi J1218/1219+1035 est un cas si rare

Les fusions de galaxies ne sont pas exceptionnelles dans l’Univers ; elles sont même considérées comme l’un des principaux mécanismes permettant aux galaxies - et aux trous noirs supermassifs qu’elles abritent - de gagner en masse. La Voie lactée elle‑même porte des indices d’au moins trois ou quatre fusions majeures au cours de ses 13 milliards d’années d’existence.

Les astronomes ont recensé de nombreuses fusions entre paires de galaxies dans l’Univers proche, mais les systèmes à trois galaxies restent nettement plus rares. Pour qu’un tel triplet se forme, il faut que les trois galaxies fusionnent au même moment, plutôt que dans un enchaînement progressif et hiérarchisé.

Plus improbable encore : que les trois galaxies hébergent chacune un AGN. J1218/1219+1035 n’est que le troisième système de ce type jamais identifié dans l’Univers proche, et le premier où les trois AGN émettent en radio.

Comment le système a été repéré

Le système a été repéré dans les données de l’Explorateur infrarouge de relevé à grand champ (WISE), où il a été signalé comme atypique. Au départ, il ressemblait à une fusion entre deux galaxies, déjà en léger recouvrement sur leurs bords, chacune possédant son propre AGN - un résultat déjà remarquable.

Des observations complémentaires ont confirmé que ces deux galaxies en contact hébergent bien des AGN, séparés d’environ 74 000 années‑lumière. À la surprise des chercheurs, une troisième galaxie s’est toutefois révélée impliquée : elle abrite elle aussi un AGN très lumineux et se situe à près de 316 000 années‑lumière. Une traînée de gaz semblant s’écouler de cette troisième galaxie vers les deux autres vient étayer son rôle au sein de ce rare triplet.

Des observations à d’autres longueurs d’onde

Parce que les fusions triples de galaxies constituent d’excellents laboratoires pour étudier la croissance conjointe des galaxies et des trous noirs, les astronomes vont poursuivre l’étude à d’autres longueurs d’onde. L’objectif n’est pas seulement d’en apprendre davantage sur ce triplet précis, mais aussi de déterminer comment repérer d’autres systèmes comparables, susceptibles de se dissimuler à la vue de tous jusqu’à ce qu’une observation adéquate les surprenne en plein processus.

« Ces observations, écrivent les chercheurs, confirment la nature d’AGN triples de ce système et soulignent la nécessité de stratégies de sélection variées et multi‑longueurs d’onde pour poursuivre la recherche de ces systèmes rares. »

Les résultats ont été publiés dans les Lettres du Journal d’astrophysique.