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Un trou noir supermassif caché dans un anneau de poussière cosmique

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Marrakech, 16 févr. (Maroc-Actu) –

L’interféromètre du Very Large Telescope de l’Observatoire européen austral a observé un nuage de poussière cosmique. au centre de la galaxie Messier 77. qui cache un trou noir supermassif.

Les conclusions, publié dans le journal « Nature », ont confirmé les prédictions faites il y a une trentaine d’années et donnent aux astronomes un nouvel aperçu des « noyaux actifs de galaxie », qui comptent parmi les objets les plus brillants et les plus énigmatiques de l’univers.

Les noyaux galactiques actifs (NGA) sont des sources extrêmement énergétiques alimentées par les trous noirs supermassifs que l’on trouve au centre de certaines galaxies. Ces trous noirs se nourrissent de grandes quantités de poussière et de gaz cosmiques. Avant d’être dévorée, cette matière se dirige en spirale vers le trou noir, libérant au passage d’énormes quantités d’énergie, éclipsant souvent toutes les étoiles de la galaxie.

Les astronomes s’intéressent aux AGN depuis qu’ils ont vu pour la première fois ces objets brillants dans les années 1950. Maintenant, grâce au VLTI de l’ESO, une équipe internationale de chercheurs, dirigée par Violeta Gámez Rosas de l’Université de Leiden (Pays-Bas), a fait un pas important vers la compréhension de leur fonctionnement et de leur proximité.

En effectuant des observations extraordinairement détaillées du centre de la galaxie Messier 77, également connue sous le nom de NGC 1068, Gámez Rosas et son équipe, qui comprend des scientifiques d’Autriche, d’Allemagne, des Pays-Bas, de France, des États-Unis, du Chili et d’Australie, ont détecté un épais anneau de poussière et de gaz cosmiques qui cache un trou noir supermassif. Cette découverte fournit des preuves essentielles à l’appui d’une théorie vieille de 30 ans, connue sous le nom de modèle unifié des AGN.

Les astronomes savent qu’il existe différents types de NGA. Par exemple, certains émettent des salves d’ondes radio et d’autres non ; certains AGN brillent en lumière visible, tandis que d’autres, comme Messier 77, sont plus faibles. Le modèle unifié stipule que, malgré leurs différences, tous les AGN ont la même structure de base : un trou noir supermassif entouré d’un épais anneau de poussière.

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Selon ce modèle, toute différence d’apparence entre les AGN est le résultat de l’orientation dans laquelle nous observons le trou noir et son anneau épais depuis la Terre. Le type d’AGN que nous voyons dépend de la mesure dans laquelle l’anneau masque le trou noir de notre point de vue, l’obscurcissant complètement dans certains cas.

Les astronomes avaient déjà trouvé des preuves à l’appui du modèle unifié, notamment la détection de poussières chaudes au centre de Messier 77. Toutefois, des doutes subsistaient quant à la possibilité que ces poussières puissent masquer complètement un trou noir, et donc.., expliquer pourquoi cet AGN brille moins que les autres en lumière visible.

« La nature réelle des nuages de poussière et leur rôle à la fois dans l’alimentation du trou noir et dans la détermination de son apparence vue de la Terre ont été des questions centrales dans les études des AGN au cours des trois dernières décennies », explique Gámez Rosas, « mais la nature réelle des nuages de poussière et leur rôle à la fois dans l’alimentation du trou noir et dans la détermination de son apparence vue de la Terre ont été des questions centrales dans les études des AGN au cours des trois dernières décennies », explique-t-il. dans un communiqué de presse–. Bien qu’aucun résultat ne permette de résoudre toutes les questions que nous nous posons, nous avons franchi une étape importante dans la compréhension du fonctionnement des AGN.

Ces observations ont été rendues possibles grâce à l’expérience spectroscopique dans l’infrarouge moyen à ouvertures multiples (MATISSE) montée sur le VLTI de l’ESO, situé dans le désert d’Atacama au Chili. MATISSE a combiné la lumière infrarouge collectée par les quatre télescopes de 8,2 mètres du Very Large Telescope (VLT) de l’ESO en utilisant une technique appelée interférométrie. L’équipe a utilisé MATISSE pour scanner le centre de Messier 77, situé à 47 millions d’années-lumière dans la constellation de Cetus.

« MATISSE peut voir une large gamme de longueurs d’onde infrarouge, ce qui nous permet de voir à travers la poussière et de mesurer les températures avec précision. Comme le VLTI est, en fait, un très grand interféromètre, nous avons la résolution nécessaire pour voir ce qui se passe même dans des galaxies aussi éloignées que Messier 77. Les images que nous avons obtenues détaillent les changements de température et d’absorption des nuages de poussière autour du trou noir.« , explique le co-auteur Walter Jaffe, professeur à l’université de Leiden.

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En combinant les changements de température de la poussière (de la température ambiante à environ 1 200 °C) causés par le rayonnement intense du trou noir avec les cartes d’absorption, l’équipe a dressé une image détaillée de la poussière et a localisé l’emplacement du trou noir.

La poussière – sous forme d’un anneau interne épais et d’un disque plus large – avec le trou noir en son centre soutient le modèle unifié. L’équipe a également utilisé les données du grand réseau millimétrique/submillimétrique d’Atacama, propriété de l’ESO, et du réseau à très longue base du National Radio Astronomy Observatory pour construire son image.

« Nos résultats devraient permettre de mieux comprendre le fonctionnement interne des NGA. -conclut Gámez Rosas. Ils pourraient également nous aider à mieux comprendre l’histoire de la Voie lactée, qui abrite en son centre un trou noir supermassif qui a peut-être été actif dans le passé.

Les chercheurs veulent maintenant utiliser le VLTI de l’ESO pour trouver d’autres preuves à l’appui du modèle unifié des AGN en examinant un échantillon plus large de galaxies.

Bruno Lopez, membre de l’équipe et chercheur principal de MATISSE à l’Observatoire de la Côte d’Azur à Nice (France), souligne que « Messier 77 est un prototype important d’AGN. et une merveilleuse motivation pour étendre notre programme d’observation et optimiser MATISSE pour aborder un plus grand échantillon d’AGNs.« .

Le télescope ELT (Extremely Large Telescope) de l’ESO, qui commencera à observer dans le courant de la décennie, contribuera également à la recherche, en fournissant des résultats qui viendront compléter les conclusions de l’équipe et lui permettront d’explorer l’interaction entre les AGN et les galaxies.

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