Échelles de distance découvertes dans le jet Centaurus A. L'image en haut à gauche montre comment le jet se disperse en nuages de gaz qui émettent des ondes radio, capturés par les observatoires ATCA et Parkes. Le panneau supérieur droit affiche une image composite couleur, avec un zoom 40x par rapport au premier panneau pour correspondre à la taille de la galaxie elle-même. L'émission submillimétrique du jet et de la poussière dans la galaxie mesurée par l'instrument LABOCA/APEX est indiquée en orange. L'émission de rayons X du jet mesurée par le vaisseau spatial Chandra est représentée en bleu. La lumière blanche visible des étoiles de la galaxie a été capturée par le télescope MPG/ESO de 2,2 mètres. Le panneau suivant ci-dessous montre une image zoom 165 000x du jet radio interne obtenu avec les télescopes TANAMI. Le panneau du bas représente la nouvelle image à la plus haute résolution de la région de lancement du jet obtenue avec l'EHT à des longueurs d'onde millimétriques avec un zoom de 60 000 000x dans la résolution du télescope. Les barres d'échelle indiquées sont affichées en années-lumière et en jours-lumière. Une année-lumière est égale à la distance parcourue par la lumière en un an :environ neuf mille milliards de kilomètres. En comparaison, la distance à l'étoile connue la plus proche de notre Soleil est d'environ quatre années-lumière. Un jour-lumière est égal à la distance parcourue par la lumière en une journée :environ six fois la distance entre le Soleil et Neptune. Crédit :Université Radboud ; CSIRO/ATNF/I. Feain et al., R. Morganti et al., N. Junkes et al.; ESO/WFI; MPIfR/ESO/APEX/A. Weiß et al.; NASA/CXC/CfA/R. Kraft et coll.; TANAMI/C. Muller et al.; EHT/M. Janssen et al.
Une équipe internationale ancrée par la collaboration Event Horizon Telescope (EHT), qui est connu pour capturer la première image d'un trou noir dans la galaxie Messier 87, a maintenant imagé le cœur de la radiogalaxie Centaurus A la plus proche avec des détails sans précédent. Les astronomes localisent l'emplacement du trou noir supermassif central et révèlent comment un gigantesque jet est en train de naître. Plus remarquablement, seuls les bords extérieurs des jets semblent émettre un rayonnement, ce qui remet en cause nos modèles théoriques de jets. Ce travail, dirigé par Michael Janssen de l'Institut Max Planck de radioastronomie de Bonn et de l'Université Radboud de Nijmegen est publié dans Astronomie de la nature le 19 juillet.
Aux longueurs d'onde radio, Centaurus A apparaît comme l'un des objets les plus grands et les plus brillants du ciel nocturne. Après avoir été identifiée comme l'une des premières sources radio extragalactiques connues en 1949, Centaurus A a été largement étudié sur l'ensemble du spectre électromagnétique par une variété de radios, infrarouge, optique, Radiographie, et les observatoires gamma. Au centre de Centaurus A se trouve un trou noir avec la masse de 55 millions de soleils, qui se situe juste entre les masses du trou noir Messier 87 (six milliards et demi de soleils) et Sgr A* au centre de notre propre galaxie (environ quatre millions de soleils).
Dans un nouveau papier en Astronomie de la nature , les données des observations EHT de 2017 ont été analysées pour imager Centaurus A avec des détails sans précédent. "Cela nous permet pour la première fois de voir et d'étudier un jet radio extragalactique à des échelles inférieures à la distance parcourue par la lumière en une journée. Nous voyons de près et personnellement comment un jet monstrueusement gigantesque lancé par un trou noir supermassif est en train de naître, ", explique l'astronome Michael Janssen.
Par rapport à toutes les observations haute résolution précédentes, le jet lancé dans Centaurus A est imagé à une fréquence dix fois plus élevée et une résolution 16 fois plus nette. Avec le pouvoir de résolution de l'EHT, les astronomes relient désormais les vastes échelles de la source, qui sont aussi grands que 16 fois le diamètre angulaire de la lune dans le ciel, à leur origine près du trou noir dans une région de la largeur d'une pomme sur la lune lorsqu'elle est projetée sur le ciel. C'est un facteur de grossissement d'un milliard.
Comprendre les jets
Les trous noirs supermassifs résidant au centre de galaxies comme Centaurus A se nourrissent de gaz et de poussière attirés par leur énorme attraction gravitationnelle. Ce processus libère des quantités massives d'énergie et on dit que la galaxie devient « active ». La plupart des matières se trouvant près du bord du trou noir tombent. Cependant, certaines des particules environnantes s'échappent quelques instants avant d'être capturées et sont projetées loin dans l'espace :des jets, l'une des caractéristiques les plus mystérieuses et énergétiques des galaxies, sont nés.
Les astronomes se sont appuyés sur différents modèles du comportement de la matière près du trou noir pour mieux comprendre ce processus. Mais ils ne savent toujours pas exactement comment les jets sont lancés depuis sa région centrale et comment ils peuvent s'étendre sur des échelles plus grandes que leurs galaxies hôtes sans se disperser. L'EHT vise à résoudre ce mystère.
La nouvelle image montre que le jet lancé par Centaurus A est plus lumineux sur les bords par rapport au centre. Ce phénomène est connu d'autres jets, mais n'a jamais été vu de manière aussi prononcée auparavant. "Nous avons trouvé difficile d'expliquer avec les mêmes modèles que nous avons utilisés pour M87. Quelque chose de différent doit se produire, comme les champs magnétiques hélicoïdaux, ce qui nous donne de nouveaux indices sur la façon dont ils peuvent « écraser » les jets, " dit Sera Markoff, vice-président, Conseil scientifique de l'EHT et professeur d'astrophysique théorique des hautes énergies à l'Université d'Amsterdam.
À droite :image de la plus haute résolution du Centaurus A obtenue avec le télescope Event Horizon. A gauche :image composite couleur de l'ensemble de la galaxie. Crédit :Université Radboud ; ESO/WFI; MPIfR/ESO/APEX/A. Weiß et al.; NASA/CXC/CfA/R. Kraft et coll.; EHT/M. Janssen et al.
Observations futures
Avec les nouvelles observations EHT du jet Centaurus A, l'emplacement probable du trou noir a été identifié au point de lancement des jets. Sur la base de cet emplacement, les chercheurs prédisent que les futures observations à une longueur d'onde encore plus courte et à une résolution plus élevée seraient capables de photographier le trou noir central de Centaurus A. Cela nécessitera l'utilisation d'observatoires satellitaires spatiaux.
"Ces données proviennent de la même campagne d'observation qui a livré la célèbre image du trou noir dans M87. Les nouveaux résultats montrent que l'EHT fournit un trésor de données sur la riche variété de trous noirs et qu'il y a encore plus à venir, " dit Heino Falcke, Membre du conseil d'administration de l'EHT et professeur d'astrophysique à l'Université Radboud.
Informations d'arrière-plan
Pour observer la galaxie Centaurus A avec cette résolution d'une netteté sans précédent à une longueur d'onde de 1,3 mm, la collaboration EHT a utilisé l'interférométrie à très longue base (VLBI), la même technique avec laquelle la célèbre image du trou noir dans M87 a été réalisée. Une alliance de huit télescopes du monde entier s'est réunie pour créer le télescope Event Horizon de la taille de la Terre. La collaboration EHT implique plus de 300 chercheurs d'Afrique, Asie, L'Europe , Amérique du Nord et du Sud.
TANAMI (Tracking Active Galactic Nuclei with Austral Milliarcsecond Interferometry) est un programme multi-longueurs d'onde pour surveiller les jets relativistes dans les noyaux galactiques actifs du ciel austral. Ce programme surveille Centaurus A avec VLBI à des longueurs d'onde centimétriques depuis le milieu des années 2000. Le réseau TANAMI se compose de neuf radiotélescopes situés sur quatre continents observant à des longueurs d'onde de 4 cm et 1,3 cm.
