Le nouveau zoom permis par l'EHT sur les jets de Centaurus A. © Radboud Univ. Nijmegen; CSIRO/ATNF/I. Feain et al., R. Morganti et al., N. Junkes et al.; ESO/WFI; MPIfR/ESO/Apex/A. Weiß et al.; Nasa/CXC/CfA/R. Kraft et al.; Tanami/C. Müller et al.; EHT/M. Janßen et al..
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L'EHT fait un zoom sur les jets du trou noir supermassif de Centaurus A

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[EN VIDÉO] Première image d’un trou noir supermassif : plongez au cœur de la galaxie M87  Découvrez où se cache le trou noir supermassif dont les astronomes ont dévoilé la première image de l’histoire. Cette vidéo nous transporte jusqu’au centre de la plantureuse galaxie qui l’abrite, à 55 millions d’années-lumière de la Terre. 

Pour percer les secrets des noyaux actifs de galaxies tirant leur énergie de trous noirs supermassifs accrétant de la matière, il faut pouvoir faire un zoom spectaculaire sur ces objets. C'est ce que permet de réaliser l'Event Horizon Telescope qui révèle aujourd'hui des détails inédits sur les jets du trou noir au cœur de la radiogalaxie Centaurus A.

La radioastronomie a pris naissance il y a à peine moins d'un siècle avec les observations du physicien et ingénieur radio états-unien Karl Jansky en 1932. Il avait mis en évidence une radiosource dans la Voie lactée en regardant dans la direction de la constellation du Sagittaire. Ce n'est pourtant qu'après la Seconde Guerre mondiale, qui verra l'explosion de la technologie du radar, que la radioastronomie va prendre son essor. Les prix Nobel de Physique Martin Ryle et Antony Hewish en seront parmi les principaux pionniers et surtout, ils vont initier le développement de la synthèse d'ouverture dans le domaine radio.

Cette technique permet de prendre plusieurs instruments, par exemple, répartis sur un continent, et de combiner leurs observations comme si on disposait d'un seul radiotélescope pouvant atteindre la taille de la Terre et même au-delà si on utilise une antenne radio dans l'espace comme ce fut le cas avec la mission russe RadioAstron. On parle à son sujet de VLBI (very longe base interferometry ou interférométrie à très longue base). La résolution atteinte est si grande qu'elle permet d'observer des détails d'objets astrophysiques distants de plus plusieurs dizaines de millions d'années-lumière, et dont la taille est inférieure à l'année-lumière.

La radiogalaxie Centaurus A est l'objet d'études dans plusieurs bandes de longueur d'onde depuis des décennies. Voila ce que l'on peut voir dans le visible, l'ultraviolet et le proche infrarouge avec Hubble et ce que l'on peut déjà en déduire. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © ESA

On se souvient que c'est précisément ce dont ont été capables les membres de la collaboration Event Horizon Telescope (EHT) qui ont réussi pour la première fois à obtenir l'image révélant la présence de ce qui semble bel et bien être l'horizon des événements d'un trou noir supermassif : M87*. Au cœur de M87, une galaxie elliptique située à 55 millions d'années-lumière de la Voie lactée, cet astre compact contiendrait 6,5 milliards de masses solaires selon les estimations.

Un zoom de 60.000.000 fois sur Centaurus A

Ces mêmes membres ont fait savoir il y a quelques semaines via une publication en accès libre dans Nature Astronomy qu'il avait réussi à faire un zoom extraordinaire sur le cœur d'une autre célèbre radiogalaxie contenant un trou noir supermassif : Centaurus A. Les chercheurs disposent maintenant de pixels sur les images qu'ils forment, dont la taille est de l'ordre du jour-lumière tout au plus. À nouveau, il s'agit avec ces images de mieux comprendre comment les trous noirs accrêtant de la matière génèrent parfois en réponse des jets de particules se déplaçant avec des vitesses comparables à celle de la lumière.

Tanami (Tracking Active Galactic Nuclei with Austral Milliarcsecond Interferometry) est un programme multi-longueur d'onde pour surveiller les jets relativistes dans les noyaux galactiques actifs du ciel austral. Ce programme surveille Centaurus A avec une technique de VLBI à des longueurs d'onde centimétriques depuis le milieu des années 2000. Le réseau Tanami se compose de neuf radiotélescopes situés sur quatre continents observant à des longueurs d'onde de 4 cm et 1,3 cm. En 2011, il avait déjà permis de faire un zoom sur les jets de Centaurus A. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa Goddard

Comme Futura l'avait expliqué dans le précédent article ci-dessous où les astrophysiciens s'intéressaient déjà aux jets de matière du trou noir, l'astre compact ne contient dans ce cas que 55 millions de masses solaires -- on attend toujours des images du trou noir supermassif de la Voie lactée qui, bien qu'étant plus proche, ne contient lui que 4 millions de masses solaires et est donc encore plus petit. Centaurus A est historiquement l'une des premières radiosources extragalactiques découvertes (1949).

Aujourd'hui, les astrophysiciens voient clairement que seules les extrémités des jets de Centaurus A sont particulièrement lumineuses, ce qui pose des contraintes sur les mécanismes générateurs de ces jets et permettent de faire le tri entre plusieurs modèles utilisés pour comprendre l'accrétion de matière par des trous noirs supermassifs et décrire l'origine et la structure de ces jets. Cela va donc leur permettre de mieux comprendre comment croissent les trous noirs et comment ils peuvent affecter en retour la croissance des galaxies, c'est-à-dire un lien que l'on connait depuis longtemps mais qui reste un peu mystérieux.

Cette série d'images montrent les zooms successifs réalisés au cours du temps pour observer les jets de Centaurus A avec des échelles en années-lumière (Light Year) et les facteurs de grossissement. L'image, en haut à gauche, montre comment le jet se disperse en nuages ​​de gaz qui émettent des ondes radio, observées par les observatoires Atca et Parkes. Le panneau supérieur droit affiche une image composite parfois en fausses couleurs, avec un zoom 40x par rapport au premier panneau pour correspondre à la taille de la galaxie elle-même. L'émission submillimétrique des jets et de la poussière dans la galaxie est mesurée par l'instrument Laboca / Apex et est indiquée en orange. L'émission de rayons X des jets mesurée par le télescope spatial Chandra est représentée en bleu. La couleur blanche dans le visible montre des étoiles de la galaxie et ses photons ont été capturés par le télescope MPG/ESO de 2,2 mètres. Le panneau suivant ci-dessous montre une image avec zoom 165.000 x du jet radio interne obtenue avec les télescopes de Tanami. Le panneau inférieur représente la nouvelle image à la plus haute résolution de la région de lancement d'un des jets obtenue avec l'EHT à des longueurs d'onde millimétriques avec un zoom de 60.000.000x. Les barres d'échelle indiquées sont affichées en années-lumière et en jours-lumière. Une année-lumière est égale à la distance parcourue par la lumière en un an : environ neuf mille milliards de kilomètres. En comparaison, la distance à l'étoile connue la plus proche de notre Soleil est d'environ quatre années-lumière. Un jour-lumière (Light Day) est égal à la distance parcourue par la lumière en une journée : environ six fois la distance entre le Soleil et Neptune. © Radboud Univ. Nijmegen ; CSIRO/ATNF/I. Feain et al., R. Morganti et al., N. Junkes et al.; ESO/WFI; MPIfR/ESO/Apex/A. Weiß et al.; Nasa/CXC/CfA/R. Kraft et al.; Tanami/C. Müller et al.; EHT/M. Janßen et al..
Pour en savoir plus

Gros plan sur les jets de la radiogalaxie Centaurus A

Article de Jean-Baptiste Feldmann publié le 28 mai 2011

La mobilisation d'un réseau de radiotélescopes vient de fournir une image très détaillée des jets de matière qui s'échappent du trou noir central de la galaxie NGC 5128.

Déjà observée au XIXe siècle par l'astronome britannique John Herschel, NGC 5128 est le résultat d'une collision passée entre une galaxie elliptique et une spirale. Située dans la constellation du Centaure à environ 12 millions d'années-lumière, c'est la radiosource la plus proche de nous. Comme la plupart des galaxies, NGC 5128 possède en son centre un trou noir supermassif dont les astronomes estiment que la masse équivaut à 55 millions de fois celle du Soleil. Centaurus A (son autre nom) est également une source de rayons gamma, des particules très énergétiques que l'on a pu détecter avec des télescopes de Hess.

Lorsqu'une étoile passe trop près du trou noir, ce dernier en aspire le gaz et sans que les astrophysiciens sachent encore pourquoi, il émet deux jets de matière au sein desquels les particules se déplacent à des vitesses proches de celle de la lumière.

Centaurus A est la radiosource la plus proche de nous, nichée au centre de la galaxie NGC 5128. © Observatoire Capella

Des jets énigmatiques

Ce sont ces deux jets qui sont à l'origine des lobes de la galaxie NGC 5128, ces derniers étant la manifestation de l'onde de choc produite lors de la rencontre entre les jets et le gaz intergalactique environnant. Les scientifiques pensent que ces jets sont le principal moyen de redistribuer de la matière et de l'énergie dans l'univers. Ces deux jets sont révélés de façon très détaillée dans l'image radio ci-dessous à droite. Les plus petits détails y ont une résolution de 15 jours-lumière et la flèche indique la position du trou noir supermassif. Le cliché a été réalisé avec les données fournies par le réseau de radiotélescopes Tanami (pour Tracking Active Galactic Nuclei with Austral Milliarcsecond Interferometry).

Tanami était utilisé dans le cadre d'un programme d'étude mené par une équipe internationale de chercheurs dont plusieurs sont membres de la Nasa. L'image de gauche montre l'étendue des lobes de la galaxie NGC 5128 observés dans le visible depuis l'Observatoire Capella situé en Namibie.

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