Composition artistique des radiotélescopes dans l'espace et au sol observant NGC 1275, la galaxie centrale de l'amas de galaxies de Persée à une distance de 230 millions d'années-lumière. L'image radio obtenue montre un jet nouvellement formé d'environ 3 années-lumière de long. Le trou noir central est à l'intérieur du point lumineux en haut de l'image. Les détails visibles sur l'image sont plus petits que le nuage de la comète d'Oort autour de notre système solaire. Crédit :Pier Raffaele Platania INAF/IRA (compilation); Institut ASC Lebedev (Image RadioAstron)
Une équipe internationale de chercheurs a imagé des jets de plasma nouvellement formés à partir d'un trou noir massif avec une précision sans précédent. Les images radio réalisées avec une combinaison de télescopes dans l'espace et au sol ont résolu la structure du jet sur quelques centaines de rayons de trous noirs, ou 12 jours-lumière de son point d'origine.
Des trous noirs pesant jusqu'à plusieurs milliards de fois la masse du soleil se trouvent au centre de toutes les galaxies massives. Certains de ces trous noirs massifs éjectent des jets spectaculaires composés de flux de plasma proches de la vitesse de la lumière, et qui peuvent s'étendre bien au-delà des limites de leur galaxie hôte. Comment ces jets se forment en premier lieu est un mystère de longue date. L'une des principales difficultés rencontrées dans leur étude a été l'incapacité des astronomes à imager la structure des jets entraînés par le trou noir suffisamment près de leur point d'origine pour qu'une comparaison directe avec les modèles théoriques et informatiques de la formation des jets soit possible.
Une équipe internationale de chercheurs de huit pays différents a maintenant réalisé des images à ultra haute résolution angulaire du jet de trou noir au centre de la galaxie géante NGC 1275, également connue sous le nom de source radio Persée A, ou 3C 84. Ils ont pu résoudre la structure du jet 10 fois plus près du trou noir dans NGC 1275 qu'auparavant à l'aide d'instruments au sol. L'image révèle des détails sans précédent de la région de formation des jets.
"Le résultat était surprenant. Il s'est avéré que la largeur observée du jet était significativement plus large que ce qui était attendu dans les modèles actuellement préférés où le jet est lancé depuis l'ergosphère du trou noir - une zone d'espace juste à côté d'un trou noir en rotation où l'espace lui-même est entraîné dans un mouvement circulaire autour du trou, " explique le professeur Gabriele Giovannini de l'Institut national italien d'astrophysique, l'auteur principal de l'article publié dans Astronomie de la nature cette semaine.
"Cela peut impliquer qu'au moins la partie extérieure du jet est lancée depuis le disque d'accrétion entourant le trou noir. Notre résultat ne falsifie pas encore les modèles actuels où les jets sont lancés depuis l'ergosphère, mais, espérons-le, cela donne aux théoriciens un aperçu de la structure du jet à proximité du site de lancement et des indices sur la façon de développer les modèles, " ajoute le Dr Tuomas Savolainen de l'Université Aalto en Finlande, le responsable du programme qui a produit les images
Une partie du réseau mondial de radiotélescopes au sol qui ont participé aux observations. Crédit:. Image satellite :Blue Marble Next Generation, avec l'aimable autorisation de la NASA Visible Earth (visibleearth.nasa.gov). Crédit :Paul Boven (boven@jive.eu)
Un autre résultat de l'étude est que la structure du jet dans NGC 1275 diffère de manière significative du jet dans la galaxie voisine Messier 87, qui est le seul autre jet dont la structure a été imagée également près du trou noir. Les chercheurs pensent que cela est dû à la différence d'âge de ces deux jets. "Le jet de NGC 1275 a redémarré il y a un peu plus de dix ans, et est actuellement encore en formation, qui offre une occasion unique de suivre la croissance très précoce d'un jet de trou noir. Il sera très important de poursuivre ces observations, " déclare le professeur Masanori Nakamura de l'Academia Sinica à Taiwan.
"Cette étude de la région la plus interne de NGC 1275 poursuit nos investigations sur les noyaux galactiques actifs à la résolution la plus élevée possible. Avec une distance de seulement 70 mégaparsec ou 230 millions d'années-lumière de cette galaxie, nous sommes en mesure d'examiner la structure du jet avec une précision sans précédent de seulement quelques centaines de rayons de trous noirs ou 12 jours-lumière, " conclut le professeur Anton Zensus, directeur de l'Institut Max Planck de radioastronomie de Bonn, Allemagne et responsable de son bureau d'études VLBI, un co-auteur de l'article.
L'amélioration significative de la netteté des images du jet a été rendue possible par l'interféromètre Terre-Espace RadioAstron, qui se compose d'un radiotélescope en orbite de 10 mètres et d'une collection d'environ deux douzaines des plus grands radiotélescopes au sol au monde. Lorsque les signaux de télescopes individuels sont combinés en utilisant l'interférence des ondes radio, ce réseau de télescopes a la résolution angulaire équivalente à un radiotélescope de 350, 000 kilomètres de diamètre – presque la distance entre la Terre et la Lune. Cela fait de RadioAstron l'instrument à plus haute résolution angulaire de l'histoire de l'astronomie. Le projet RadioAstron est dirigé par l'Astro Space Center de l'Institut de physique Lebedev de l'Académie des sciences de Russie et l'Association scientifique et de production Lavochkin dans le cadre d'un contrat avec la State Space Corporation ROSCOSMOS, en collaboration avec des organisations partenaires en Russie et dans d'autres pays.
"La mission RadioAstron est vraiment heureuse que la combinaison unique du radiotélescope spatial de fabrication russe et de l'énorme réseau terrestre international des plus grands radiotélescopes ait permis aux chercheurs d'étudier ce jeune jet relativiste à proximité immédiate du trou noir supermassif, " dit le professeur Yuri Kovalev de l'Institut Lebedev de Moscou, le responsable du Laboratoire de Recherche Fondamentale et Appliquée des Objets Relativistes de l'Univers au MIPT, le scientifique du projet RadioAstron.
Le papier, "Un large jet radio collimaté en 3C84 à l'échelle de quelques centaines de rayons gravitationnels, " a été publié dans Astronomie de la nature .
