Des trous noirs monstres se cachent parfois derrière le gaz et la poussière, se cacher du regard de la plupart des télescopes. Mais ils se trahissent lorsque la matière dont ils se nourrissent émet des rayons X à haute énergie que la mission NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) de la NASA peut détecter. C'est ainsi que NuSTAR a récemment identifié deux trous noirs supermassifs enveloppés de gaz, situé au centre des galaxies voisines.

"Ces trous noirs sont relativement proches de la Voie lactée, mais ils nous sont restés cachés jusqu'à présent, " dit Ady Annuar, un étudiant diplômé de l'Université de Durham au Royaume-Uni, qui a présenté les résultats lors de la réunion de l'American Astronomical Society à Grapevine, Texas. "Ce sont comme des monstres cachés sous votre lit."

Ces deux trous noirs sont les moteurs centraux de ce que les astronomes appellent « les noyaux galactiques actifs, " une classe d'objets extrêmement brillants qui comprend des quasars et des blazars. Selon la façon dont ces noyaux galactiques sont orientés et le type de matériau qui les entoure, ils apparaissent très différents lorsqu'ils sont examinés avec des télescopes.

Les noyaux galactiques actifs sont si brillants parce que les particules dans les régions autour du trou noir deviennent très chaudes et émettent des rayonnements sur tout le spectre électromagnétique, des ondes radio à basse énergie aux rayons X à haute énergie. Cependant, On pense que les noyaux les plus actifs sont entourés d'une région en forme de beignet de gaz épais et de poussière qui obscurcit les régions centrales de certaines lignes de mire. Les deux noyaux galactiques actifs que NuSTAR a récemment étudiés semblent être orientés de telle sorte que les astronomes les voient de face. Cela signifie qu'au lieu de voir les régions centrales lumineuses, nos télescopes voient principalement les rayons X réfléchis par le matériau obscurcissant en forme de beignet.

"Tout comme nous ne pouvons pas voir le soleil par temps nuageux, nous ne pouvons pas voir directement à quel point ces noyaux galactiques actifs sont vraiment brillants à cause de tout le gaz et de la poussière entourant le moteur central, " a déclaré Peter Boorman, un étudiant diplômé de l'Université de Southampton au Royaume-Uni.

Boorman a dirigé l'étude d'une galaxie active appelée IC 3639, qui se trouve à 170 millions d'années-lumière. Les chercheurs ont analysé les données NuSTAR de cet objet et les ont comparées aux observations précédentes de l'observatoire Chandra X-Ray de la NASA et du satellite Suzaku dirigé par le Japon. Les conclusions de NuSTAR, qui est plus sensible aux rayons X de plus haute énergie que ces observatoires, confirment la nature d'IC ​​3639 en tant que noyau galactique actif. NuSTAR a également fourni la première mesure précise de la quantité de matériau obscurcissant le moteur central de l'IC 3639, permettant aux chercheurs de déterminer à quel point ce monstre caché est vraiment lumineux.

Plus surprenante est la galaxie spirale sur laquelle Annuar s'est concentré :NGC 1448. Le trou noir en son centre n'a été découvert qu'en 2009, même s'il est au centre de l'une des grandes galaxies les plus proches de notre Voie lactée. Par « près, "Les astronomes signifient que NGC 1448 n'est qu'à 38 millions d'années-lumière (une année-lumière équivaut à environ 6 000 milliards de miles).

L'étude d'Annuar a découvert que cette galaxie possède également une épaisse colonne de gaz cachant le trou noir central, qui pourrait faire partie d'une région en forme de beignet. Emission de rayons X de NGC 1448, vu par NuSTAR et Chandra, suggère pour la première fois que, comme IC 3639, il doit y avoir une épaisse couche de gaz et de poussière cachant le trou noir actif dans cette galaxie de notre ligne de mire.

Les chercheurs ont également découvert que NGC 1448 a une grande population d'étoiles jeunes (à peine 5 millions d'années), suggérant que la galaxie produit de nouvelles étoiles en même temps que son trou noir se nourrit de gaz et de poussière. Les chercheurs ont utilisé le télescope de nouvelle technologie de l'Observatoire européen austral pour imager NGC 1448 à des longueurs d'onde optiques, et identifié où exactement dans la galaxie le trou noir devrait être. A black hole's location can be hard to pinpoint because the centers of galaxies are crowded with stars. Large optical and radio telescopes can help detect light from around black holes so that astronomers can find their location and piece together the story of their growth.

"It is exciting to use the power of NuSTAR to get important, unique information on these beasts, even in our cosmic backyard where they can be studied in detail, " said Daniel Stern, NuSTAR project scientist at NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadéna, Californie.