De nombreux noyaux galactiques actifs sont entourés de grands, foncé, des nuages de gaz et de poussière en forme de beignet, comme on le voit dans le rendu de cet artiste. Une théorie populaire connue sous le nom de « théorie unifiée » suggère que les différences de luminosité des noyaux galactiques actifs, vu d'ici sur Terre, sont dues au placement de ce beignet de poussière obscurcissante par rapport à notre angle d'observation. Cependant, de nouvelles recherches suggèrent que deux des types les plus courants de noyaux galactiques actifs le font, En réalité, présentent des différences physiques fondamentales dans la façon dont ils consomment de la matière et crachent de l'énergie. Crédit :NASA/JPL-Caltech
Depuis des décennies, les astronomes ont essayé de comprendre pourquoi deux des types les plus courants de galaxies actives, appelées galaxies de type I et de type II, apparaissent différentes lorsqu'elles sont observées depuis la Terre. Bien que les deux types de galaxies hébergent des trous noirs supermassifs voraces appelés noyaux galactiques actifs, qui avalent activement la matière et émettent des quantités massives de rayonnement, Les galaxies de type I semblent plus lumineuses aux télescopes des astronomes.
Nouvelles recherches d'une équipe internationale d'astronomes, avec des contributions de l'Université du Maryland, apporte une modification majeure à une théorie populaire appelée le modèle unifié. Selon ce modèle, les noyaux actifs des galaxies de type I et de type II ont la même structure fondamentale et le même profil énergétique, mais apparaissent différents uniquement parce que les galaxies pointent vers la Terre sous des angles différents. Spécifiquement, Les galaxies de type II sont inclinées de telle sorte qu'elles sont obscurcies par leurs propres anneaux de poussière, rendant les galaxies de type I plus brillantes en comparaison.
Les nouveaux résultats, publié le 28 septembre 2017, dans la revue La nature , suggèrent que les galaxies de type I et de type II n'apparaissent pas simplement différentes - elles sont, En réalité, très différents les uns des autres, structurellement et énergétiquement. Le facteur clé qui distingue les galaxies de type I et de type II est la vitesse à laquelle leurs trous noirs centraux consomment de la matière et crachent de l'énergie, selon les chercheurs.
« Le modèle unifié est la sagesse dominante depuis des années. Cependant, cette idée n'explique pas complètement les différences que nous observons dans les empreintes spectrales des galaxies, et beaucoup ont recherché un paramètre supplémentaire qui comble les lacunes, " a déclaré Richard Mushotzky, professeur d'astronomie à l'UMD et co-auteur de l'étude. "Notre nouvelle analyse des données de rayons X du télescope d'alerte Swift Burst de la NASA suggère que les galaxies de type I sont beaucoup plus efficaces pour émettre de l'énergie."
Pour mener l'étude, Mushotzky et ses collègues ont réexaminé les données de 836 galaxies actives détectées par le télescope Swift Burst Alert de la NASA qui émettent fortement de haute énergie, ou "dur, " Rayons X - les mêmes rayons X que les techniciens médicaux utilisent pour visualiser le squelette humain.
Pour mesurer la masse et le taux de croissance des noyaux actifs de ces galaxies (les trous noirs supermassifs au centre des galaxies), les chercheurs ont utilisé les données de 12 télescopes terrestres différents répartis dans le monde entier pour compléter les données du satellite Swift.
« Ce projet a débuté en 2009, dans le cadre de mon travail doctoral à l'UMD, et a radicalement grandi avec l'aide de plus de 40 chercheurs à travers le monde, " a déclaré Michael Koss (MS '07, doctorat '11, astronomie), chercheur à Eureka Scientific, Inc. et co-auteur de l'article. "Quand j'ai commencé, J'ai passé un mois de nuits solitaires tout seul à l'observatoire national de Kitt Peak à observer quelques dizaines de galaxies. Je n'aurais jamais rêvé que nous finirions par étendre à un si grand échantillon, nous permettant de répondre pour la première fois à de nombreuses questions scientifiques étonnantes."
En comparant les différences dans les spectres de rayons X entre les galaxies de type I et de type II, les chercheurs ont conclu que, quelle que soit la façon dont la galaxie fait face à la Terre, les trous noirs centraux des galaxies de type I consomment de la matière et émettent de l'énergie beaucoup plus rapidement que les trous noirs au centre des galaxies de type II.
"Nos résultats suggèrent que cela a beaucoup à voir avec la quantité de poussière qui se trouve près du trou noir central, " dit Moushotzky, qui est également membre du Joint Space-Science Institute. "Les galaxies de type II ont beaucoup plus de poussière près du trou noir, et cette poussière pousse contre le gaz lorsqu'il pénètre dans le trou noir."
Depuis des décennies, les astronomes ont préférentiellement étudié les galaxies de type II, en grande partie parce que les noyaux actifs des galaxies de type I sont très brillants, rendant difficile la vision des étoiles et des nuages de gaz qui constituent le reste de la galaxie. Parce que le modèle unifié suggérait que toutes les galaxies actives étaient fondamentalement les mêmes, les astronomes ont concentré leurs efforts sur les galaxies qui hébergent des noyaux actifs de type II car elles sont plus faciles à observer.
"Mais maintenant, car nos résultats suggèrent que les deux types de galaxies sont en effet fondamentalement différents, il est probable que de nombreux chercheurs réévalueront leurs données et examineront à nouveau les galaxies de type I, " a déclaré Mushotzky. " En nous mettant sur la voie d'une meilleure compréhension des différences entre les galaxies qui hébergent des noyaux actifs de type I et de type II, ce travail nous aidera à mieux comprendre comment les trous noirs supermassifs influencent l'évolution de leurs galaxies hôtes."
