Les bras tourbillonnants d’une galaxie spirale comptent parmi les caractéristiques les plus reconnues du cosmos : de longues bandes s’étendant d’un noyau central, chacune débordant de poussière, de gaz et de poches éblouissantes d’étoiles nouvellement formées. Pourtant, cette silhouette opulente peut prendre une forme beaucoup plus bizarre et amorphe lors d’une fusion avec une autre galaxie. Les mêmes bras balayés sont soudainement perturbés et plongés dans le désarroi, et deux trous noirs supermassifs en leurs centres respectifs s’emmêlent dans une danse de marée. C’est le cas de NGC 7727, une galaxie particulière située dans la constellation du Verseau à environ 90 millions d’années-lumière de la Voie Lactée.
Les astronomes ont capturé une image évocatrice des conséquences de cette fusion à l’aide du spectrographe multi-objets Gemini (GMOS) monté sur le télescope Gemini Sud au Chili, qui fait partie de l’Observatoire international Gemini géré par le NOIRLab de la NSF. L’image révèle de vastes bandes tourbillonnantes de poussière et de gaz interstellaires ressemblant à de la barbe à papa fraîchement filée alors qu’elles s’enroulent autour des noyaux en fusion des galaxies progénitrices. Des conséquences ont émergé un mélange dispersé de régions actives d’étoiles et de couloirs de poussière sédentaires encerclant le système.
Ce qui est le plus remarquable à propos de NGC 7727, ce sont sans aucun doute ses noyaux galactiques jumeaux, dont chacun abrite un trou noir supermassif, comme l’ont confirmé les astronomes utilisant le Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire européen austral. Les astronomes supposent maintenant que la galaxie est née d’une paire de galaxies spirales qui se sont mêlées à une danse céleste il y a environ un milliard d’années. Les étoiles et les nébuleuses se sont répandues et ont été rassemblées à la merci de la lutte acharnée gravitationnelle des trous noirs jusqu’à ce que les nœuds emmêlés irréguliers que nous voyons ici soient créés.
Les deux trous noirs supermassifs, l’un mesurant 154 millions de masses solaires et l’autre 6,3 millions de masses solaires, sont distants d’environ 1 600 années-lumière. On estime que les deux finiront par fusionner en un seul dans environ 250 millions d’années pour former un trou noir encore plus massif tout en dispersant de violentes ondulations d’ondes gravitationnelles à travers l’espace-temps.
Parce que la galaxie est encore sous le choc de l’impact, la plupart des vrilles que nous voyons sont en feu de jeunes étoiles brillantes et de pépinières d’étoiles actives. En fait, environ 23 objets trouvés dans ce système sont considérés comme candidats à de jeunes amas globulaires. Ces collections d’étoiles se forment souvent dans des zones où la formation d’étoiles est plus élevée que d’habitude et sont particulièrement courantes dans les galaxies en interaction, comme nous le voyons ici.
Une fois la poussière retombée, NGC 7727 devrait éventuellement devenir une galaxie elliptique composée d’étoiles plus anciennes et de très peu de formation d’étoiles. Semblable à Messier 87, une galaxie elliptique avec un trou noir supermassif en son cœur, tel pourrait être le sort de la Voie lactée et de la galaxie d’Andromède lorsqu’elles fusionneront dans des milliards d’années.