Des images radio du ciel ont révélé des centaines de "bébés" et de trous noirs supermassifs dans des galaxies lointaines, avec la lumière des galaxies rebondissant de manière inattendue.

Les galaxies sont de vastes corps cosmiques, des dizaines de milliers d'années-lumière, composé de gaz, poussière, et des étoiles (comme notre Soleil).

Compte tenu de leur taille, vous vous attendriez à ce que la quantité de lumière émise par les galaxies change lentement et régulièrement, sur des échelles de temps bien au-delà de la vie d'une personne.

Mais nos recherches, publié dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society , trouvé une surprenante population de galaxies dont la lumière change beaucoup plus rapidement, en quelques années seulement.

Qu'est-ce qu'une radiogalaxie ?

Les astronomes pensent qu'il y a un trou noir supermassif au centre de la plupart des galaxies. Certains d'entre eux sont "actifs", ce qui signifie qu'ils émettent beaucoup de rayonnement.

Leurs puissants champs gravitationnels attirent la matière de leur environnement et la déchirent en un beignet en orbite de plasma chaud appelé "disque d'accrétion".

Ce disque orbite autour du trou noir à presque la vitesse de la lumière. Les champs magnétiques accélèrent les particules à haute énergie du disque pendant longtemps, de minces filets ou "jets" le long des axes de rotation du trou noir. Au fur et à mesure qu'ils s'éloignent du trou noir, ces jets s'épanouissent en gros nuages ​​ou "lobes" en forme de champignon.

Toute cette structure est ce qui compose une radiogalaxie, ainsi appelé parce qu'il émet beaucoup de rayonnement radiofréquence. Cela peut être des centaines, des milliers voire des millions d'années-lumière de diamètre et peut donc prendre des éons pour montrer des changements spectaculaires.

Les astronomes se demandent depuis longtemps pourquoi certaines radiogalaxies hébergent d'énormes lobes, tandis que d'autres restent petits et confinés. Deux théories existent. L'une est que les jets sont retenus par un matériau dense autour du trou noir, souvent appelés lobes frustrés.

Cependant, les détails autour de ce phénomène restent inconnus. On ne sait toujours pas si les lobes ne sont que temporairement confinés par un petit environnement environnant extrêmement dense - ou s'ils traversent lentement un environnement plus grand mais moins dense.

La deuxième théorie pour expliquer les lobes plus petits est que les jets sont jeunes et ne se sont pas encore étendus sur de grandes distances.

Les vieux sont rouges, les bébés sont bleus

Les radiogalaxies jeunes et vieilles peuvent être identifiées par une utilisation intelligente de la radioastronomie moderne :en regardant leur "couleur radio".

Nous avons examiné les données de l'enquête GaLactic et Extragalactic All Sky MWA (GLEAM), qui voit le ciel à 20 fréquences radio différentes, offrant aux astronomes une vue "radio couleur" sans précédent du ciel.

A partir des données, les bébés radiogalaxies apparaissent en bleu, ce qui signifie qu'ils sont plus brillants à des fréquences radio plus élevées. Pendant ce temps, les radiogalaxies anciennes et mourantes apparaissent rouges et sont plus lumineuses dans les fréquences radio inférieures.

Nous avons identifié 554 bébés radiogalaxies. Lorsque nous avons examiné des données identiques prises un an plus tard, nous avons été surpris de voir que 123 d'entre eux rebondissaient dans leur luminosité, apparaissant scintiller. Cela nous a laissé une énigme.

Quelque chose de plus d'une année-lumière ne peut pas varier autant en luminosité sur moins d'un an sans enfreindre les lois de la physique. Donc, soit nos galaxies étaient bien plus petites que prévu, ou quelque chose d'autre se passait.

Heureusement, nous avions les données dont nous avions besoin pour le découvrir.

Les recherches antérieures sur la variabilité des radiogalaxies ont utilisé soit un petit nombre de galaxies, les données d'archives collectées à partir de nombreux télescopes différents, ou a été menée en utilisant une seule fréquence.

Pour nos recherches, nous en avons interrogé plus de 21, 000 galaxies sur un an sur plusieurs fréquences radio. Cela en fait la première enquête de « variabilité spectrale », nous permettant de voir comment les galaxies changent de luminosité à différentes fréquences.

Certaines de nos radiogalaxies rebondissantes ont tellement changé au cours de l'année que nous doutons qu'elles soient des bébés. Il y a une chance que ces radiogalaxies compactes soient en fait des adolescents angoissés qui deviennent rapidement des adultes beaucoup plus rapidement que prévu.

Alors que la plupart de nos galaxies variables ont augmenté ou diminué leur luminosité d'environ la même quantité dans toutes les couleurs radio, certains ne l'ont pas fait. Aussi, 51 galaxies ont changé de luminosité et Couleur, ce qui peut être un indice sur les causes de la variabilité.

Trois possibilités pour ce qui se passe

1) Galaxies scintillantes

Alors que la lumière des étoiles traverse l'atmosphère terrestre, il est déformé. Cela crée l'effet scintillant des étoiles que nous voyons dans le ciel nocturne, appelé « scintillement ». La lumière des radiogalaxies de cette étude a traversé notre galaxie de la Voie lactée pour atteindre nos télescopes sur Terre.

Ainsi, le gaz et la poussière dans notre galaxie auraient pu la déformer de la même manière, résultant en un effet scintillant.

2) Regarder en bas du canon

Dans notre Univers tridimensionnel, Parfois, les trous noirs projettent des particules de haute énergie directement vers nous sur Terre. Ces radiogalaxies sont appelées « blazars ».

Au lieu de voir de longs jets minces et de grands lobes en forme de champignon, nous voyons les blazars comme un tout petit point lumineux. Ils peuvent montrer une variabilité extrême dans des délais courts, puisque toute petite éjection de matière du trou noir supermassif lui-même est dirigée directement vers nous.

3) Rots de trous noirs

Lorsque le trou noir supermassif central "rote" des particules supplémentaires, elles forment une touffe se déplaçant lentement le long des jets. Au fur et à mesure que la touffe se propage vers l'extérieur, nous pouvons le détecter d'abord dans le "radio bleu" puis plus tard dans le "radio rouge".

Nous pouvons donc détecter des rots de trous noirs géants voyageant lentement dans l'espace.

Quelle destination maintenant?

C'est la première fois que nous avons la capacité technologique de mener une étude de variabilité à grande échelle sur plusieurs couleurs radio. Les résultats suggèrent que notre compréhension du ciel radio fait défaut et peut-être que les radiogalaxies sont plus dynamiques que prévu.

Alors que la prochaine génération de télescopes est en ligne, en particulier le Square Kilometer Array (SKA), les astronomes construiront une image dynamique du ciel sur de nombreuses années.

En attendant, cela vaut la peine de regarder ces radiogalaxies au comportement étrange et de garder un œil particulièrement attentif sur les bébés qui rebondissent, trop.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.