Crédit :MIPT
Les scientifiques ont déterminé les propriétés des jets de matière ionisés éjectés par les trous noirs supermassifs dans les noyaux galactiques actifs. Ils ont analysé des écarts inattendus entre les données d'observations de haute précision menées par un réseau international de radiotélescopes et celles de Gaia, un observatoire spatial de l'Agence spatiale européenne équipé de télescopes optiques.
Youri Kovalev, qui dirige le Laboratoire d'astrophysique relativiste du MIPT et un laboratoire de l'Institut de physique Lebedev (LPI) de l'Académie des sciences de Russie, dit, "En comparant les données des interféromètres radio et des télescopes optiques, nous pouvons obtenir des informations sur les jets chauds et les disques d'accrétion entourant les trous noirs au centre des galaxies dans la partie visible du spectre. Nous avons maintenant acquis une meilleure compréhension de leur structure et des processus qui s'y déroulent."
Yuri Kovalev et Leonid Petrov de MIPT et LPI ont collaboré à un document de recherche publié dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society analyser les coordonnées de noyaux actifs de galaxies lointaines obtenues indépendamment par interférométrie à très longue base (VLBI) et Gaia.
En 2013, Gaia a été lancé dans le but de cataloguer les coordonnées précises et les vitesses d'un milliard d'étoiles dans notre galaxie. Hipparque, son prédécesseur, recueilli des données sur les positions d'environ 1 million d'étoiles avec une précision maximale de 1 milliseconde d'arc. Dans le futur proche, la précision de Gaia atteindra 24 microsecondes d'arc. En plus des étoiles de notre propre galaxie, ce télescope peut observer des objets en dehors de la Voie lactée.
Interféromètres radio terrestres, comme le Very Long Baseline Array au Nouveau-Mexique, NOUS., permettre l'imagerie des quasars et la détermination de leurs coordonnées avec une résolution inégalée - jusqu'à récemment - de 1 milliseconde d'arc ou mieux. Cependant, le lancement de Gaia par l'Agence spatiale européenne promettait de rendre les mesures des coordonnées stellaires et galactiques encore plus précises. Est-ce vrai? Laissez-nous savoir. Crédit :MIPT
A présent, Gaia a catalogué plus d'un milliard d'objets. Plus que 10, 000 d'entre eux sont des noyaux galactiques actifs extrêmement brillants appelés quasars. Ceux-ci ont des disques d'accrétion de matière tombant sur un trou noir supermassif qui, à son tour, éjecte des faisceaux étendus de matière appelés jets. Alors que la matière tombe dans le trou noir, il est chauffé à des températures si extrêmes qu'il émet un rayonnement sur presque tout le spectre électromagnétique.
Pour étudier de tels objets, les chercheurs utilisent VLBI. Cela implique l'utilisation de plusieurs radiotélescopes éloignés les uns des autres mais fonctionnant comme un système intégré. Cette technique surpasse plusieurs centaines de fois la résolution angulaire atteinte par les télescopes optiques. C'est ce qui a rendu les signaux radio si utiles pour résoudre la structure des jets expulsés par les quasars.
"Mais il y a des choses que vous ne pouvez pas voir dans le spectre radio, " dit Leonid Petrov. " Ainsi, par exemple, un disque d'accrétion autour d'un trou noir supermassif émet principalement de la lumière visible et ultraviolette. Nous avons donc décidé de combiner les données de deux sources."
Contrairement au télescope spatial Hubble ou à des instruments similaires, Gaïa ne le fait pas, par lui-même, produire une image. Au lieu, il enregistre les coordonnées du centre de luminosité d'un objet céleste. Avec l'étudiant du MIPT Alexander Plavin, Kovalev et Petrov ont comparé les données sur les coordonnées des quasars obtenues par Gaia et VLBI. Ils ont découvert que pour environ 6 pour cent des objets, les positions ne concordaient pas très bien. Généralement, la position d'un objet fourni par Gaia a été décalée dans la direction des jets.
Cette animation illustre l'expulsion de plasma chaud dans les quasars distants comme on le voit dans les ondes radio avec une résolution meilleure que 1 milliseconde d'arc. La luminosité est reflétée par les couleurs utilisées, avec le jaune correspondant aux niveaux supérieurs et le bleu aux niveaux inférieurs. Graphique avec l'aimable autorisation de Y. Kovalev et de la collaboration MOJAVE. Crédit :10.1093/mnras/stx1747
"Nous pouvons maintenant utiliser les données sur la sortie de rayonnement variable et la position des quasars fournies par la radio interférométrie et Gaia pour recréer et étudier la structure de centaines de quasars très éloignés à l'échelle du parsec, millièmes de seconde d'arc. Cette précision est supérieure à ce qui est possible avec les télescopes optiques ordinaires et même avec Hubble, " dit Kovalev. Il ajoute que l'analyse des données a révélé l'existence de jets brillants émettant dans la lumière visible dans de nombreux quasars à des échelles angulaires si fines que même le télescope spatial Hubble ne peut pas les détecter. Afin de voir une telle structure directement, un télescope spatial avec un miroir de la taille d'un stade serait nécessaire. Les scientifiques ont suggéré une méthode pour révéler indirectement cette structure en combinant les données des télescopes existants.
L'étude des variations des positions et de la luminosité des sources aidera les chercheurs à déterminer les causes des éruptions lumineuses dans les noyaux galactiques actifs. Cela améliorera la compréhension de la physique des disques d'accrétion et des trous noirs supermassifs.
Il y a même un aspect pratique à cette découverte :les observations de quasars basées sur le VLBI sont utilisées en navigation pour établir un cadre de référence céleste. Ceci est nécessaire pour suivre le mouvement des continents et faire fonctionner les systèmes de positionnement, y compris GPS et GLONASS. La comparaison des données fournies par le VLBI et le télescope spatial Gaia indique la présence d'une certaine « gigue » de position de la source dans le domaine optique. En conséquence, la prudence est de mise lors de l'utilisation des coordonnées de noyaux galactiques actifs obtenues par des observations optiques pour la navigation.
