Résumé
Étant donné qu’un trou noir supermassif existe dans chaque galaxie à bulbe, lorsque celles-ci interagissent et coalescent par friction dynamique, on s’attend à la fusion des trous noirs respectifs, avec formation temporaire d’une binaire de trous noirs. En théorie, la fusion des trous noirs est difficile lorsqu’ils s’approchent à faible distance. À grande distance, les deux trous noirs perdent leur énergie orbitale, par friction dynamique sur les étoiles du bulbe des galaxies hôtes. Puis les étoiles ont toutes été éjectées et, théoriquement, il faudrait attendre un temps de relaxation (très long, car les étoiles sont pratiquement sans collision) pour retrouver des étoiles qui pourraient aider les trous noirs à perdre de l’énergie. En réalité, le gaz intervient dans cette étape et accélère le processus. Dans la dernière étape, les trous noirs sont si proches que les effets relativistes entrent en jeu, ils émettent des ondes gravitationnelles et se rapprochent très vite. Le problème est donc restreint à des distances inférieures au parsec et à des échelles de temps inférieures à 100 millions d’années. Le problème a été traité par des simulations numériques performantes, avec haute résolution spatiale.
Du côté des observations, la détection de trous noirs binaires est très rare. Cela tendrait à prouver que l’efficacité de fusion est plus haute que prévu. Les exemples à évidence directe se comptent sur les doigts de la main, mais il y a aussi de nombreuses évidences indirectes, dans la réorientation des jets radio, ou l’observation d’un grand nombre d’AGN binaires. À grand redshift, des trous noirs supermassifs sont observés en grand nombre, et l’on devrait pouvoir observer des trous noirs de masse intermédiaire, qui sont encore trop rares.
