Principal AstronomieLes astronomes observent le disque d'accrétion en rotation autour du trou noir supermassif dans M77

Les astronomes observent le disque d'accrétion en rotation autour du trou noir supermassif dans M77

Astronomie : Les astronomes observent le disque d'accrétion en rotation autour du trou noir supermassif dans M77

Au cours des années 1970, des scientifiques ont confirmé que les émissions radio provenant du centre de notre galaxie étaient dues à la présence d’un trou noir supermassif (SMBH). Située à environ 26 000 années-lumière de la Terre entre les constellations du Sagittaire et du Scorpion, cette caractéristique est connue sous le nom de Sagittaire A *. Depuis ce temps, les astronomes ont compris que la plupart des galaxies massives avaient une SMBH en leur centre.

De plus, les astronomes ont appris que les trous noirs de ces galaxies sont entourés d'énormes tores rotatifs de poussière et de gaz, ce qui explique leur énergie émise. Cependant, ce n’est que récemment qu’une équipe d’astronomes, utilisant l’ALMA (Atachama Large Millimeter Array / Millimeter Array), a été capable de capturer une image du tore gazeux en rotation en rotation autour du trou noir supermassif de M77.

L’étude qui détaille leurs découvertes a récemment été publiée dans l’ Astronomical Journal Letters sous le titre «ALMA révèle un tore moléculaire dense rotatif compact inhomogène au niveau du noyau NGC 1068». L'étude a été menée par une équipe de chercheurs japonais de l'Observatoire astronomique national du Japon, dirigé par Masatoshi Imanishi, avec l'aide de l'Université de Kagoshima.

La région centrale de la galaxie spirale M77. Le télescope spatial Hubble NASA / ESA a reproduit la répartition des étoiles. ALMA a révélé la distribution du gaz au centre même de la galaxie. Crédit: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / Imanishi et al / NASA/ESA Télescope spatial Hubble et A. van der Hoeven

Comme la plupart des galaxies massives, M77 possède un Noyau Galactique Actif (AGN), où la poussière et les gaz s'accumulent sur sa SMBH, entraînant une luminosité supérieure à la normale. Depuis quelque temps, les astronomes s'interrogent sur la curieuse relation qui existe entre les SMBH et les galaxies. Alors que les galaxies plus massives ont des SMBH plus grandes, les galaxies hôtes sont toujours 10 milliards de fois plus grandes que leur trou noir central.

Cela soulève naturellement des questions sur la manière dont deux objets d’échelles très différentes pourraient s’affecter directement. En conséquence, les astronomes ont cherché à étudier AGN afin de déterminer comment les galaxies et les trous noirs co-évoluent. Dans le cadre de leur étude, l'équipe a mené des observations à haute résolution de la région centrale de M77, une galaxie spirale barrée située à environ 47 millions d'années-lumière de la Terre.

À l'aide d'ALMA, l'équipe a imagé la zone autour du centre de M77 et a été capable de résoudre une structure gazeuse compacte avec un rayon de 20 années-lumière. Comme prévu, l’équipe a découvert que la structure compacte tournait autour du trou noir central des galaxies. Comme l'explique Masatoshi Imanishi dans un communiqué de presse d'ALMA:

«Pour interpréter diverses caractéristiques d'observation des NAG, les astronomes ont supposé des structures en rotation de gaz poussiéreux en forme de beignet autour de trous noirs supermassifs actifs. C'est ce qu'on appelle le "modèle unifié" d'AGN. Cependant, le beignet gazeux poussiéreux est très minuscule en apparence. Avec la haute résolution d'ALMA, nous pouvons maintenant voir directement la structure. ”

Mouvement de gaz autour du trou noir supermassif au centre de M77. Le gaz qui se dirige vers nous est indiqué en bleu et celui qui s’éloigne de nous est en rouge. Crédit: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Imanishi et al.

Dans le passé, les astronomes ont observé le centre de M77, mais personne n’a été capable de résoudre le tore en rotation jusqu’à présent. Cela a été rendu possible grâce à la résolution supérieure d'ALMA et au choix de lignes d'émissions moléculaires. Ces lignes d'émissions comprennent le cyanure d'hydrogène (HCN) et les ions formyle (HCO +), qui émettent des micro-ondes uniquement en gaz dense, et le monoxyde de carbone - qui émet des micro-ondes dans diverses conditions.

Les observations de ces raies d'émission ont confirmé une autre prédiction faite par l'équipe, à savoir que le tore serait très dense. "Des observations antérieures ont révélé l'élongation est-ouest du tore gazeux poussiéreux", a déclaré Imanishi. "La dynamique révélée par nos données ALMA est en parfait accord avec l'orientation de rotation attendue du tore."

Cependant, leurs observations ont également indiqué que la distribution de gaz autour d'un SMBH est plus compliquée que ne le suggère un modèle simple et unifié. Selon ce modèle, la rotation du tore suivrait la gravité du trou noir; mais ce que Imanishi et son équipe ont trouvé indique que le gaz et la poussière dans le tore montrent également des signes de mouvement très aléatoire.

Celles-ci pourraient indiquer que l’AGN au centre de M77 avait une histoire violente, qui pourrait inclure une fusion avec une petite galaxie dans le passé. En bref, les observations de l'équipe indiquent que les fusions galactiques peuvent avoir un impact significatif sur la formation et le comportement des AGN. À cet égard, leurs observations du tore M77 fournissent déjà des indices sur l'histoire et l'évolution de la galaxie.

Le télescope spatial Spitzer de la NASA a capturé cette étonnante image infrarouge du centre de la galaxie de la Voie lactée, où réside le trou noir Sagitarrius A. Crédit: NASA / JPL-Caltech

L’étude des SMBH, bien que intensive, est également très difficile. D'une part, le SMBH (Sagitarrius A *) le plus proche est relativement silencieux, avec seulement une petite quantité de gaz s'accumulant dessus. En même temps, il est situé au centre de notre galaxie, où il est obscurci par la poussière, les gaz et les étoiles qui s’interposent. En tant que tels, les astronomes sont obligés de se tourner vers d'autres galaxies pour étudier la manière dont les SMBH et leurs galaxies coexistent.

Et grâce à des décennies d’étude et d’amélioration de l’instrumentation, les scientifiques commencent à avoir un aperçu clair de ces régions mystérieuses pour la première fois. En pouvant les étudier en détail, les astronomes acquièrent également de précieuses connaissances sur la manière dont de tels trous noirs gigantesques et leurs structures annelées pourraient coexister avec le temps.

Lectures supplémentaires: ALMA, arXiv

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Centre de la voie lactée
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