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    Les astronomes ont une nouvelle façon de mesurer la masse des trous noirs supermassifs

    Crédit :CC0 Domaine public

    Même le plus supermassif des trous noirs supermassifs n'est pas très gros, ce qui rend extrêmement difficile de mesurer leurs tailles. Cependant, les astronomes ont récemment développé une nouvelle technique qui peut estimer la masse d'un trou noir en fonction du mouvement du gaz chaud autour d'eux, même lorsque le trou noir lui-même est plus petit qu'un seul pixel.

    Les trous noirs supermassifs sont entourés de tonnes de plasma surchauffé. Ce plasma tourbillonne autour du trou arrière, formant un tore et un disque d'accrétion qui alimente en continu le matériau dans le trou noir. En raison de l'extrême gravité, ce gaz se déplace incroyablement rapidement et brille férocement. C'est cette lumière que nous identifions comme un quasar, qui peut être vu de tout l'univers.

    Alors que les quasars sont relativement faciles à repérer, il est beaucoup plus difficile de quantifier les propriétés du trou noir central. Maintenant Félix Bosco, en étroite collaboration avec Jörg-Uwe Pott, tous deux du Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) à Heidelberg, et les anciens chercheurs du MPIA Jonathan Stern (aujourd'hui Université de Tel Aviv, Israël) et Joseph Hennawi (maintenant UC Santa Barbara ; U.S. and Leiden University, les Pays-Bas), a réussi pour la première fois à démontrer la faisabilité de déterminer directement la masse d'un quasar à l'aide d'une technique appelée spectroastrométrie.

    La spectroastrométrie repose sur l'observation de la zone autour du trou noir. Alors que le gaz tourbillonne autour d'elle, une partie ira dans notre direction et d'autres si elle s'éloignera. La partie du gaz se déplaçant vers nous sera décalée vers le bleu, et la partie qui s'éloigne deviendra plus rouge. Même si le trou noir central et le disque d'accrétion sont trop petits pour être résolus, la technique peut encore être appliquée à des régions plus éloignées, et grâce à la modélisation, les chercheurs peuvent estimer une masse.

    "En séparant les informations spectrales et spatiales dans la lumière collectée, ainsi qu'en modélisant statistiquement les données mesurées, nous pouvons déduire des distances bien inférieures à un pixel d'image à partir du centre du disque d'accrétion, " a expliqué Bosco.

    L'équipe a appliqué avec succès cette technique au J2123-0050, un quasar actif lorsque l'univers n'avait que 2,9 milliards d'années. Ils ont découvert que le trou noir central pesait 1,8 milliard de masses solaires. Faire passer cette technique au niveau supérieur et cibler les premiers quasars, cependant, nécessitera de nouveaux télescopes.

    Joe Hennawi ajoute, « Avec la sensibilité considérablement accrue du télescope spatial James Webb (JWST) et du télescope extrêmement grand (ELT, avec un diamètre de miroir primaire de 39 mètres) actuellement en construction, nous pourrons bientôt déterminer les masses des quasars aux plus hauts redshifts." Jörg-Uwe Pott, qui dirige également les contributions de Heidelberg à la première caméra proche infrarouge d'ELT, MICADO, ajoute, "L'étude de faisabilité maintenant publiée nous aide à définir et à préparer nos programmes de recherche ELT prévus."


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