Un réseau mondial de radiotélescopes. Des systèmes comprenant plusieurs télescopes de ce type se sont avérés essentiels pour compléter Gaia, l'observatoire orbital de l'Agence spatiale européenne. Crédit :HartRAO
Astrophysiciens de l'Institut de physique et de technologie de Moscou, l'Institut de physique Lebedev de l'Académie des sciences de Russie (LPI RAS), et la NASA ont trouvé une erreur dans les coordonnées des noyaux galactiques actifs mesurées par le télescope spatial Gaia, et aidé à le corriger. Les résultats, publié dans Le Journal d'astrophysique , servent également de confirmation indépendante du modèle astrophysique de ces objets.
"L'un des principaux résultats de nos travaux est une nouvelle manière assez inattendue d'étudier indirectement l'émission optique des régions centrales des noyaux galactiques actifs. Il y a beaucoup de choses que les observations optiques directes ne peuvent pas nous montrer. Mais les radiotélescopes se sont avérés utiles pour compléter l'image, " a commenté Alexandre Plavin, chercheur au laboratoire d'astrophysique relativiste du MIPT et doctorant au LPI RAS.
Alors que la précision des coordonnées obtenues par les télescopes optiques terrestres est assez limitée, les observatoires orbitaux tels que Gaia offrent un moyen de contourner cela. Lancé en 2013, il reçoit des signaux de sources cosmiques relativement éloignées et récupère leurs coordonnées avec une précision supérieure.
Avant Gaïa, les coordonnées les plus précises ont été mesurées par des réseaux de radiotélescopes (figure 1). Ce sont des systèmes de télescopes qui peuvent capter un signal basse fréquence, c'est-à-dire ondes radio—avec une résolution décente. De cette façon, des images assez détaillées peuvent être produites, mais les positions des objets dans l'espace sont déterminées avec un peu moins de précision que celle de Gaïa.
Vierge A, une galaxie elliptique géante dans la constellation de la Vierge, vu par un télescope optique. Crédit :NASA
L'équipe MIPT-LPI a constaté que malgré toute sa précision, Gaïa n'est pas infaillible. Une comparaison entre les données de Gaia et des radiotélescopes (par exemple, les figures 2 et 3) ont révélé une erreur systématique dans les mesures de l'observatoire orbital sur toute une classe d'objets célestes, appelés noyaux galactiques actifs. Par conséquent, les cartes spatiales les plus précises sont celles qui reposent sur des observations orbitales soutenues par des télescopes terrestres qui fournissent des données radio pour permettre la correction des coordonnées.
Un noyau galactique actif est une région compacte et très lumineuse au centre d'une galaxie. Les spectres d'émission des AGN diffèrent de ceux des étoiles, ce qui pose la question de la nature de l'objet au centre. Le consensus actuel est que les AGN abritent des trous noirs absorbant la matière de leurs galaxies hôtes. En plus du disque galactique, son noyau lumineux, et le nuage de poussière qui l'entoure, de tels systèmes peuvent inclure de puissants écoulements de matière appelés jets. Selon la nature du jet, un AGN peut être classé comme un quasar, un blazar, ou autrement.
Youri Kovalev, qui dirige les laboratoires d'astrophysique du MIPT et du LPI RAS, mentionné, "Nous avons émis l'hypothèse que le jet pourrait être responsable de l'erreur systématique dans les coordonnées des noyaux galactiques actifs mesurés par Gaia. Cela s'est en effet avéré être le cas. Il s'est avéré que si un objet a un jet suffisamment long, Gaia perçoit la source beaucoup plus loin dans la direction du jet que les radiotélescopes."
L'effet ne peut pas être considéré comme aléatoire, parce que le décalage était dans la direction du jet, et une erreur statistiquement significative n'a été observée que pour les AGN avec les queues les plus longues. À savoir, ceux dont les jets étaient des ordres de grandeur plus grands que la taille des galaxies elles-mêmes. L'ampleur du décalage était comparable à la longueur des jets.
Vierge Une galaxie et le jet émanant de son noyau galactique actif, vu par un interféromètre radio. Crédit :Youri Kovalev
Depuis l'année dernière, Gaia a également fourni des informations sur les "couleurs" visibles des galaxies. Cela a permis aux chercheurs de déterminer les coordonnées individuelles et les contributions au spectre d'émission des différentes parties de la galaxie :la source, disque, jet et étoiles. Les décalages de coordonnées se sont avérés principalement dus au fait que les jets étaient longs et que les disques d'accrétion étaient petits. Cela dit, mesurer l'émission stellaire n'a pratiquement aucun effet sur la précision avec laquelle la position d'une galaxie est déterminée.
Ces découvertes ont conduit les auteurs à conclure que les effets astrophysiques liés aux longs jets sont capables de dérouter l'observatoire orbital Gaia. Cela signifie qu'il ne peut pas être considéré comme une source indépendante entièrement crédible de données sur les coordonnées des quasars. Pour obtenir de meilleures données, le télescope spatial doit être soutenu par des observations radio au sol (figure 3).
"À l'avenir, en combinant les résultats des observations, nous pouvons voir la structure du système disque-jet central dans un quasar dans les moindres détails - avec une résolution inférieure au parsec [où un parsec est une unité astronomique de distance égale à environ 3 ¼ années-lumière]. Les observations directes au télescope optique ne produisent pas de telles images, pourtant nous pouvons les obtenir ! », a ajouté Plavin.
Les résultats sont des preuves indépendantes à l'appui du modèle AGN unifié. Il explique le comportement des différents types d'AGN en termes d'orientation dans l'espace par rapport à l'observateur, plutôt qu'en fonction de leur fonctionnement interne.
Pouvoir mesurer précisément les positions des objets célestes en dehors de notre galaxie est important d'un point de vue pratique :ce sont leurs positions qui servent de meilleure référence pour les systèmes de coordonnées les plus ponctuels, y compris ceux sous-jacents au GPS et à son homologue russe GLONASS.
