Un cycle de deux ans dans la luminosité des rayons gamma d'un blazar, une galaxie alimentée par un trou noir supermassif, a été confirmé par 10 ans d'observations du télescope spatial Fermi Gamma de la NASA. Les résultats ont été annoncés aujourd'hui lors de la huitième réunion du Symposium international Fermi cette semaine à Baltimore.

"C'est la première fois qu'une période de rayons gamma est confirmée dans une galaxie active, " a déclaré Stefano Ciprini, chercheur à la division INFN Tor Vergata du Centre de données des sciences spatiales de l'Agence spatiale italienne à Rome. "La période des rayons gamma est également observée dans d'autres gammes d'ondes, y compris la lumière visible, et des données radiographiques et radio supplémentaires indiquent des pics de luminosité similaires."

Une partie de la matière tombant dans le blazar, nommé PG 1553+113, forme un jet de particules qui émet des rayons gamma, la forme de lumière la plus énergétique, presque directement vers la Terre.

"Ce résultat a été obtenu après 10 ans de surveillance continue par le Large Area Telescope (LAT) de Fermi, dit Sara Cutini, chercheur à l'Institut italien de physique nucléaire (INFN) à Pérouse. « Nous avons vu pour la première fois un soupçon de modulation périodique en 2014, lorsque nous avons produit des analyses détaillées des données LAT. Maintenant, nous pouvons dire avec certitude que ce comportement à long terme est réel."

Une paire de trous noirs supermassifs au cœur du blazar est la possibilité la plus alléchante. Dans ce scénario, l'un des trous noirs supermassifs émettrait les rayons gamma dans un jet, et la direction de ce jet « vacille » en raison des interactions avec son compagnon trou noir. Cela ferait de PG 1553+113 une cible de choix pour un futur détecteur d'ondes gravitationnelles basé dans l'espace, comme l'antenne spatiale interférométrique laser (LISA) de l'Agence spatiale européenne, dont le lancement est prévu dans les années 2030, ou par le Square Kilometer Array (SKA), un radiotélescope géant, qui est en construction en Afrique du Sud et en Australie.

Les scientifiques avertissent que d'autres interprétations peuvent expliquer l'émission cyclique. Par exemple, il pourrait y avoir des instabilités périodiques dans un disque de matière tourbillonnant autour d'un seul trou noir supermassif, ou il pourrait y avoir des effets relativistes généraux qui provoquent la précession du jet émettant des rayons gamma.

« Les variations périodiques de la lumière visible, recueillies pendant 12 ans par des télescopes optiques sur Terre et dans l'espace, sont similaires et bien corrélés avec ce que nous voyons dans les rayons gamma de haute énergie du télescope à grande surface de Fermi. C'est une découverte totalement nouvelle pour les blazars à rayons gamma de haute énergie et les galaxies actives, " a déclaré Stefan Larsson, chercheur au Royal Institute of Technology de Stockholm, Suède.