Conception d'artiste du noyau de Cygnus A, y compris l'environnement poussiéreux en forme de beignet, appelé tore, et des jets lancés depuis son centre. Des champs magnétiques sont illustrés piégeant la poussière dans le tore. Ces champs magnétiques pourraient aider à alimenter le trou noir caché dans le noyau de la galaxie en confinant la poussière dans le tore et en le gardant suffisamment près pour être englouti par le trou noir affamé. Crédit :NASA/SOFIA/Lynette Cook
Les jets collimatés fournissent aux astronomes certaines des preuves les plus puissantes qu'un trou noir supermassif se cache au cœur de la plupart des galaxies. Certains de ces trous noirs semblent être actifs, engloutir la matière de leur environnement et lancer des jets à ultra-haute vitesse, tandis que d'autres sont tranquilles, même en sommeil. Pourquoi certains trous noirs se régalent et d'autres meurent de faim ? Observations récentes de l'Observatoire stratosphérique d'astronomie infrarouge, ou SOFIA, éclairent cette question.
Les données SOFIA indiquent que les champs magnétiques piègent et confinent la poussière près du centre de la galaxie active, Cygne A, et alimenter en matériau le trou noir supermassif en son centre.
Le modèle unifié, qui tente d'expliquer les différentes propriétés des galaxies actives, indique que le noyau est entouré d'un nuage de poussière en forme de beignet, appelé tore. Comment cette structure obscure est créée et maintenue n'a jamais été claire, mais ces nouveaux résultats de SOFIA indiquent que les champs magnétiques peuvent être responsables du maintien de la poussière suffisamment près pour être dévorée par le trou noir affamé. En réalité, l'une des différences fondamentales entre les galaxies actives comme Cygnus A et leurs cousines moins actives, comme notre propre Voie Lactée, peut être la présence ou l'absence d'un champ magnétique puissant autour du trou noir.
Bien que les champs magnétiques célestes soient notoirement difficiles à observer, les astronomes ont utilisé la lumière polarisée - la lumière optique de la diffusion et la lumière radio des électrons en accélération - pour étudier les champs magnétiques dans les galaxies. Mais les longueurs d'onde optiques sont trop courtes et les longueurs d'onde radio sont trop longues pour observer directement le tore. Les longueurs d'onde infrarouges observées par SOFIA sont justes, permettant aux scientifiques, pour la première fois, pour cibler et isoler le tore poussiéreux.
Deux images de Cygnus A superposées pour montrer les jets de la galaxie brillants de rayonnement radio (en rouge). Galaxies au repos, comme notre propre Voie Lactée, n'ont pas de jets comme ça, qui peuvent être liés aux champs magnétiques. L'image jaune montre des étoiles en arrière-plan et le centre de la galaxie enveloppé de poussière lorsqu'il est observé avec la lumière visible. La zone SOFIA observée est à l'intérieur du petit point rouge au centre. Crédit :Image optique :NASA/STSiC Image radio :NSF/NRAO/AUI/VLA
Le nouvel instrument de SOFIA, la caméra large bande aéroportée haute résolution (HAWC+), est particulièrement sensible à l'émission infrarouge des grains de poussière alignés. Cela s'est avéré être une technique puissante pour étudier les champs magnétiques et tester une prédiction fondamentale du modèle unifié :le rôle du tore poussiéreux dans les phénomènes de galaxie active.
"C'est toujours excitant de découvrir quelque chose de complètement nouveau, " a noté Enrique Lopez-Rodriguez, un scientifique au SOFIA Science Center, et l'auteur principal du rapport de cette nouvelle découverte. "Ces observations de HAWC+ sont uniques. Elles nous montrent comment la polarisation infrarouge peut contribuer à l'étude des galaxies."
Des observations récentes du cœur de Cygnus A réalisées avec HAWC+ montrent un rayonnement infrarouge dominé par une structure poussiéreuse bien alignée. En combinant ces résultats avec les données d'archives de l'observatoire spatial Herschel, le télescope spatial Hubble et le Gran Telescopio Canarias, l'équipe de recherche a découvert que cette puissante galaxie active, avec ses jets emblématiques à grande échelle, est capable de confiner le tore obscurcissant qui alimente le trou noir supermassif à l'aide d'un champ magnétique puissant.
Les résultats de cette étude ont été publiés dans le numéro du 10 juillet de The Lettres de revues astrophysiques .
Cygnus A est idéalement situé pour en apprendre davantage sur le rôle que jouent les champs magnétiques dans le confinement du tore poussiéreux et la canalisation de la matière sur le trou noir supermassif, car il s'agit de la galaxie active la plus proche et la plus puissante. Davantage d'observations de différents types de galaxies sont nécessaires pour obtenir une image complète de la façon dont les champs magnétiques affectent l'évolution de l'environnement entourant les trous noirs supermassifs. Si, par exemple, HAWC+ révèle une émission infrarouge fortement polarisée des centres des galaxies actives mais pas des galaxies au repos, cela soutiendrait l'idée que les champs magnétiques régulent l'alimentation des trous noirs et renforcerait la confiance des astronomes dans le modèle unifié des galaxies actives.
