Novembre 30, 2022

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Des trous noirs se cachaient bien derrière tous les types de noyaux actifs de galassie

l’valanga de conferme de la théorie des trous noirs continua avec un comunicato de l’ESO qui accompagna una pubblicazione dans le célèbre journal Natura que l’on peut consulter en accès libre sur arXiv. En 2015, nous avions fêté il centenario della scoperta finale di Einstein de sa théorie de la relativité générale et la même année étaient détectées sur Terre pour la première fois les onde gravitazionali venant d’une autre prediction spectaculaire de sa théorie relativiste de la gravitazione, Les trous noirs. En 2019, ce fut la divulgation de la première image d’un trou noir price avec ioTelescopio Event Horizoncelle du trou noir au cœur de la galaxie M87.

Depuis des décennies, on pense que ces astres relativistes sous leur forme supermassive, c’est-à-dire contenant au moins un million de masse solaires et parfois plusieurs milliards, sont à l’origine des noyaux actifs de galaxies (AGN tu nucleo galattico attivo, en anglais) mis en évidence notamment par les radioastronomes, mais aussi par les astronomi sans que ces AGN soient forcement des sources Radio. Ces AGN se caractérisent par des phénomènes particulièrement énergétiques sous une form ou sous une autre, par exemple des jets de matière relativistes sur des milliers d’années-lumièreet c’est une découverte qui les concerne qui arrive aujourd’hui sur le devant de la scène grâce à des osservazioni faites avec l’interferometro du Telescopio molto grande de l’Osservatorio europeo australe (le VLTI de l’ESO).

Les noyaux actifs de galaxies (AGN) sont des sources extrêmement énergétiques alimentées par des trous noirs supermassifs. Cette courte video donne in un aperçu de ces oggetti particuliers au travers de la récente découverte d’un AGN au centre de la galaxie Messier 77. © Osservatorio Europeo Meridionale (ESO)

Uno zoo de noyaux actifs de galassie

Les AGN les plus spectaculaires sont les quasars qui de prime abord ressemblent à des étoiles vues dans un telescopio ordinaire tout en étant de puissantes sources radio, mais dont la détermination précise des distances auxquelles ils étaient observés au début des années 1960 conduisait à admettre qu’il s’agissait d’objets dont la taille’ était de lordine di grandezza du Système solaire, capaci toutefois de libérer en continu autant d’energia que les étoiles d’une grande galassie intero come la Voie latte.

Au final, gli astronomi non sono inclusi nelle AGN pouvaient être décrits par trois grandes classi, à savoir les radiogalaxies, les galassie di Seyfert et le quasar avec des sous-divisioni. Certi sont très lumineux à la fois dans le visible et en radio, d’autres dans une seule de ces bandes spectrales. Certi possidenti dei getti de materiad’autres non.

Ainsi, les radiogalaxies sont des galaxies d’apparence ordinaire, plutôt des ellittiche di galassie giganti o des galassie lenticolari, mais qui émettent puissamment dans le domaine radio. Le rayonnement radio émis peut être des centaines de fois plus puissant que celui des galaxies dites normalis – on connaît par exemple le cas de la source baptisée Cigno A, qui est un million de fois plus brillante que notre Voie lactée. Une caractéristique importante des radiogalaxies est la présence, parfois à des milliers d’années-lumiere de leur centre, de due lobi o est concentrato l’essentiel de l’emissione Radio. Il s’agit de l’extrémité des jets de matière expulsés à très grande vitesse que l’on a mennés précédemment et dont on peut voir une illustration d’artista dans la vidéo ci-dessus.

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Les galassie di Seyfert sont des spirali di galassie osserva la prima del 1943 Karl Seyfert. Sul peut citer les galaxies NGC 1410 così costellazione de l’Eridan et Messier 77 dans celle de la Baleine. Elles sont plus lumineuses que la moyenne des galaxies non seulement en radio, mais aussi dans le visible avec notamment leur noyau qui émet autant de lumière que le reste des étoiles de ces galassie.

Jean-Pierre Luminet, direttore della ricerca al CNRS e Françoise Combes, professore al Collège de France, nous parlent des trous noirs et en particulier des trous noirs supermassifs dans les galaxies et qui sont derrière les AGN. © Fondation Hugot du Collège de France

On a fini par avancer l’idée, décrite par ce que l’on appelle le modèle unifié des AGN, que derrière tous ces noyaux actifs de galaxies se cachait un même type d’objets, mais vus sous sous différents ériod angles de érios l ‘histoire de l’Univers, à savoir comme on l’a dit des trous noirs supermassifs émettant une énorme quantité d’énergie suite à des processus complexes, et pas toujours bien compris, d’accrescimento di materia (principalement sous form de filaments froids) et de magnétohydrodynamique relativiste.

Ainsi, dans une région guère plus grande que le Système solaire tout au plus, devait se trouver un tore de poussière et de gaz neutres entourant un disque d’accrétion de poussière, de gaz et finalement de matisée parion chaeur libérée par frottements visqueux dans ce disque et chutant sur un trous noir de Kerr in rotazione.

Le plasma chauffé pénétrant dans l’ergosphère du trou noir, c’est-à-dire la région de l’espace-temps entraînant en rotation tout corps tombant radialement, participait alors à un mécanisme complexe, élucidé en partie par Blandford et Znajeck, où l’énergie gravitationnelle de chute de la matière et surtout l’énergie de converti ne rouient en du ray ét Jets de matière le long de l’axe de rotation de l’astre compact.

Gli astronomi ont observé différents tipi d’AGN. Certi, appélés blazars, sont extrêmement brillants et peuvent présenter des variants de luminosité sur des échelles de temps de quelques heures ou de quelques jours seulement, tandis qu’un autre type, appelé émaisé égasarant vari e variance, les blazars. Les galaxies de Seyfert, qui se presenti sotto forma di due (1 et 2), costituente un autre type d’AGN, entourés de galaxies hôtes facilement détectables. Les galaxies de Seyfert 1 et de Seyfert 2 sont toutes deux caractérisées par un noyau brillant. Toutefois, celles de type Seyfert 2 ont tendence à être plus discrètes. Il modello unifié des AGN stipule que, en dépit de leurs différences, tous les AGN sot dotés de la même struttura di base: un trou noir supermassiccio entouré d’un épais anneau o tore de poussière. D’après ce modèle, toute différence d’aspect entre les AGN résulte de l’angle sous lequel nous observons le trou noir et son volumineux anneau depuis la Terre. Le type d’AGN que nous observons dépend ainsi du degré d’obscurcissement du trou noir le long de la ligne de visée, l’anneau l’éclipsant parfois totalement. © Osservatorio Europeo Meridionale (ESO), L. Calçada et M. Kornmesser

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Un modello unificato di AGN

Aujourd’hui, c’est donc une equipe d’astrofisicidirigée par la doctorante Violeta Gámez Rosas de l’Université de Leiden aux Pays-Bas, qui vient d’apporter de nouvelles preuves de la pertinence du modèle unifié des AGN en réalisant centre les osservazioni les plus précises du à de la ce jourax Messier 77, située à 47 millioni d’années-lumière de la Voie lactée dans la costellazione della Baleiney révélant la presenza d’un épais disque de poussière et de gaz cosmiques dissimulant un supermassiccio del trou noir.

Le communiqué de l’ESO qui esporre cette découverte, rendere possibile par l’instrument Matisse (Esperimento spettroscopico a infrarossi medi Multi AperTure) installé sur le VLTI, la presente come une très sérieuse conferma della validità del modello unifié avancé il ya trente ans. Situé dans le deserto d’Atacama au Chili, cet instrument a combiné la lumière infrarosso Collectée par les quatre telescopi di 8,2 mètres composant le Telescopio molto grande (VLT) de l’ESO au moyen d’une technique baptisée interferometria optique à longue base et qui permet donc d’avoir virtùllement un télescope de bien plus grande taille, avec un pouvoir de soluzione supérieur pour osservatore di dettagli inediti.

« Matisse è capace di rivelare una vasta tavolozza di longueurs d’onde infrarouge, nous permanente ainsi d’observer au travers de la poussière et de mesurer des températures avec précision. Parce que le VLTI consiste in un très grand interféromètre, il offre una résolution suffisante pour étudier les phénomènes se produisant au sein de galaxies aussi distantes que Messier 77.assorbimento des nuage de gaz en périphérie du trou noir », precisamente Walter Jaffe, coautore dell’étude et professeur dell’Université de Leiden.

« La véritable nature des nuages ​​​​de poussière, leur rôle dans l’alimentazione du trou noir ainsi que dans l’aspect qu’il revêt vu depuis la Terre ont, durant trois décennies, constitué des question essentiillecheurs pour to traut les GN. Bien qu’aucun résultat ne puisse à lui seul répondre à l’ensemble des question qui se ponent, une étape maggiore vient d’être franchie dans notre compréhension du fonctionnement des AGNexplique Violeta Gámez Rosas qui ajoute, nos résultats devraient offrirà une meilleure compréhension du fonctionnement interne des AGN. Ils pourraient égallement nous aiutante à mieux comprendre l’histoire de la voie lactée, qui abrite un trou noir supermassif en son centre suscettibile d’avoir été actif par le passé. »

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Les chercheurs souhaitent désormais étendre leurs osservazioni, au moyen du VLTI de l’ESO, à un échantillon più vaste de galaxies, dans le but de conforter la validità du modèle unifié des AGN.

Bruno Lopez, l’un des membres de l’équipe et responsabile principale dello strumento Matisse à l’Observatoire de la Côte d’Azur, situé à Nice en France, ajoute quant à lui et toujours dans le communiqué de l’ESO que : « Messier 77 costituisce un vero prototipo d’AGN. Son étude nous pousse à étendre notre program d’observations et à optimiser Matisse afin d’étudier un échantillon plus étendu d’AGN ».

Ce program de recherche devrait prendre une nouvelle dimension lorsque l’Telescopio estremamente grande (ELT) de l’ESO entrera en service avant la fin de cette décennie.

« Les trous noirs supermassifs trop gloutons. » Toutes les galaxies abritent en leur center un trou noir supermassif, de masse comprendono entre un milione et quelques miliardi di masse solaires. L’esistenza di un rapporto di proporzionalità tra la massa di ceppi neri e la massa di bulbi di galassie, ce qui fait penser que la formation des étoiles e l’alimentazione di trous noirs se produisent simultanément. En quelque sorte, les galaxies et leurs trous noirs croissent en simbiose. Lorsque du gaz tombe verso il centro della galassia, le trou noir en avale le plus possible, mais la masse qu’il peut absorber est limitée. La chute de matière sur le trou noir libère une quantité considérable d’energie, sous form de rayonnement, et aussi sous form d’énergie cinétique. Le noyau de la galaxie devient actif, soit un noyau de Seyfert, soit un quasar. Les vents et jets de plasma emis par le trou noir entraînent le gaz interstellaire environnant. Des flots de gaz moléculaire ont récemment formation été détectés autour des noyaux actifs, importante tellement de masse qu’ils peuvent avoir un impact significante sur l’évolution de la galaxie hôte, pour en régulant o stoppant’gé appromêne . Les trous noirs gloutons, en recrachant leur nourriture, régulent la formation des étoiles. Nous détaillerons ces phénomènes, peut-être à l’origine de la propornalité tra masse di trous noirs et des bulbes. Françoise Combes è l’astronoma dell’Osservatorio di Parigi nel laboratorio di studio del raggio e della matematica e dell’astrofisica (Lerma). Son domaine actuel de recherche concerne la formazione e l’evoluzione delle galassie. © Scuola normale superiore – PSL

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