Image optique du quasar 3C 273 (l'objet brillant de type stellaire au centre) obtenue avec le télescope spatial Hubble. C'était le premier quasar jamais identifié. Crédit :NASA.
En 1963, l'astronome Maarten Schmidt a identifié le premier objet quasi-stellaire ou "quasar, " un objet extrêmement brillant mais distant. Il a trouvé le quasar unique, le noyau actif d'une galaxie lointaine connue des astronomes sous le nom de 3C 273, être 100 fois plus lumineux que toutes les étoiles de notre Voie Lactée réunies.
Maintenant, l'équipe internationale d'astronomes GRAVITY, dont le professeur Hagai Netzer de l'École de physique et d'astronomie de l'Université de Tel Aviv, ont conclu que les nuages de gaz se déplaçant rapidement autour d'un trou noir central forment le cœur même de ce quasar. Les résultats de la nouvelle recherche ont été publiés dans La nature le 29 novembre.
La première mesure de la masse du trou noir à l'intérieur de 3C 273, en utilisant une méthode plus ancienne, a été menée à l'observatoire de Florence et George Wise du TAU en 2000, dans le cadre d'un doctorat recherche menée par le Dr Shai Kaspi de TAU, puis étudiant dans le groupe du Prof. Netzer. Ce résultat est maintenant corroboré par les observations de GRAVITY.
La recherche est la première observation détaillée en dehors de notre galaxie de nuages de gaz tourbillonnant autour d'un trou noir central. Selon les chercheurs, Les mesures de GRAVITY deviendront la référence pour mesurer les masses des trous noirs dans des milliers d'autres quasars.
Regarder de plus près un trou noir
L'instrument GRAVITY, situé à Paranal, Chili, possède des capacités sans précédent. Il combine la zone collective de quatre télescopes pour former un télescope virtuel, appelé interféromètre, 130 mètres de diamètre. L'instrument peut détecter des objets astronomiques distants à une résolution extrêmement élevée.
"Les quasars sont parmi les objets astronomiques les plus éloignés que l'on puisse observer, " dit le Pr Netzer. " Ils jouent également un rôle fondamental dans l'histoire de l'univers, car leur évolution est intimement liée à la croissance des galaxies. Alors que presque toutes les grandes galaxies abritent un trou noir massif en leur centre, jusqu'à présent, un seul de notre Voie lactée a été accessible pour des études aussi détaillées. »
« GRAVITY nous a permis de résoudre, Pour la toute première fois, le mouvement des nuages de gaz autour d'un trou noir central, " dit Eckhard Sturm de l'Institut Max Planck de physique extraterrestre (MPE), qui a co-dirigé la recherche pour l'étude. "Nos observations peuvent suivre le mouvement du gaz et révéler que les nuages tourbillonnent autour du trou noir central."
Jusque là, de telles observations n'avaient pas été possibles en raison de la petite taille angulaire de la région intérieure d'un quasar - à peu près la taille de notre système solaire, mais à quelque 2,5 milliards d'années-lumière de nous.
"Les larges raies d'émission créées par le gaz à proximité du trou noir sont des caractéristiques d'observation des quasars. Jusqu'à présent, la distance du gaz au trou noir, et parfois le modèle du mouvement, ne pouvait être mesuré que par une méthode plus ancienne qui utilisait des variations lumineuses dans les quasars, " dit le professeur Netzer. "Avec l'instrument GRAVITY, on peut distinguer des structures au niveau de 10 secondes de micro-arc, qui correspond à l'observation, par exemple, une pièce de 1 euro sur la Lune."
"Les informations sur le mouvement et la distance du gaz immédiatement autour du trou noir sont cruciales pour mesurer la masse du trou noir, " explique Jason Dexter, également de MPE, qui a co-dirigé la recherche. "Pour la première fois, l'ancienne méthode a été testée expérimentalement et a passé son test avec brio, confirmant les estimations précédentes d'environ 300 millions de masses solaires pour le trou noir."
"C'est la première fois que nous pouvons étudier les environs immédiats d'un trou noir massif en dehors de notre galaxie d'origine, la voie Lactée, " conclut Reinhard Genzel, chef du groupe de recherche infrarouge au MPE. "Les trous noirs sont des objets intrigants, nous permettant de sonder la physique dans des conditions extrêmes - et avec GRAVITY, nous pouvons maintenant les sonder à la fois de près et de loin."
