Une nouvelle enquête sur une classe obscure de galaxies appelées objets symétriques compacts, ou CSO, a révélé que ces objets ne sont pas tout à fait ce qu'ils semblent être. Les CSO sont des galaxies actives qui hébergent des trous noirs supermassifs en leur cœur. De ces monstrueux trous noirs surgissent deux jets se déplaçant dans des directions opposées à une vitesse proche de celle de la lumière. Mais comparés à d'autres galaxies dotées de jets féroces, ces jets ne s'étendent pas sur de grandes distances :ils sont beaucoup plus compacts.

Pendant de nombreuses décennies, les astronomes ont soupçonné que les CSO étaient simplement jeunes et que leurs jets finiraient par parcourir de plus grandes distances. Maintenant, je fais un rapport dans trois articles différents dans The Astrophysical Journal , une équipe de chercheurs dirigée par Caltech a conclu que les OSC ne sont pas jeunes mais mènent plutôt une vie relativement courte.

"Ces OSC ne sont pas jeunes", explique Anthony (Tony) Readhead, professeur émérite Robinson d'astronomie, qui a dirigé l'enquête. "On ne qualifierait pas un chien de 12 ans de jeune, même s'il a vécu moins longtemps qu'un humain adulte. Ces objets constituent une espèce distincte qui vit et disparaît en milliers d'années plutôt qu'en millions. d'années qui sont courantes dans les galaxies avec des jets plus gros."

Dans les nouvelles études, l'équipe a examiné la littérature et les observations passées de plus de 3 000 candidats CSO, en vérifiant 64 comme étant réels et en identifiant 15 autres CSO. Tous ces objets avaient déjà été observés par le réseau VLBA (Very Long Baseline Array) de l'Observatoire national de radioastronomie, et certains avaient été observés par d'autres radiotélescopes à haute résolution.

"Les observations VLBA sont les plus détaillées en astronomie, fournissant des images avec des détails équivalents à la mesure de la largeur d'un cheveu humain à une distance de 100 miles", explique Readhead.

L'analyse de l'équipe conclut que les OSC expulsent les avions à réaction pendant 5 000 ans ou moins, puis disparaissent.

"Les jets CSO sont des jets très énergétiques mais ils semblent s'arrêter", explique Vikram Ravi, professeur adjoint d'astronomie à Caltech et co-auteur de l'une des études. "Les jets arrêtent de couler de la source."

Quant à ce qui alimente ces jets à courte durée de vie, les scientifiques pensent que la cause est un événement de perturbation des marées (TDE), qui se produit lorsqu'une seule étoile s'approche trop près d'un trou noir supermassif et est dévorée.

"Nous pensons qu'une seule étoile est déchirée, puis toute cette énergie est canalisée dans des jets le long de l'axe autour duquel tourne le trou noir", explique Readhead. "Le trou noir géant commence à nous être invisible, puis lorsqu'il consume une étoile, boum :le trou noir contient du carburant et nous pouvons le voir."

Readhead a d’abord soupçonné que les OSC pourraient être alimentées par les TDE dans les années 1990, mais il affirme que l’idée est passée largement inaperçue auprès de la communauté scientifique. "L'hypothèse a été pratiquement oubliée car des années se sont écoulées avant que les preuves observationnelles ne commencent à s'accumuler pour les TDE", dit-il. Au moment de son hypothèse initiale, seules trois OSC avaient été trouvées.

Avance rapide jusqu’en 2020. Readhead, qui avait interrompu ses études sur les CSO pour approfondir différents problèmes de radioastronomie, a décidé qu’il était temps de revisiter le sujet. Il a rassemblé certains de ses collègues sur Zoom, et ils ont décidé de parcourir la littérature et d’éliminer les objets qui avaient été classés à tort comme OSC. Au cours des deux années suivantes, l'équipe a enquêté sur plus de 3 000 candidats d'OSC, réduisant le groupe à seulement des dizaines qui répondaient aux critères pour être de véritables OSC.

En fin de compte, une image a commencé à émerger des CSO comme une famille entièrement distincte avec des jets qui disparaissent beaucoup plus tôt que leurs gigantesques frères, comme ceux du extrêmement puissant Cygnus A, une galaxie qui projette des jets extrêmement puissants qui brillent brillamment aux longueurs d'onde radio. . Ces jets s'étendent sur des distances d'environ 230 000 années-lumière dans chaque direction et durent des dizaines de millions d'années. En revanche, les jets CSO s'étendent jusqu'à environ 1 500 années-lumière au maximum et s'éteignent au bout d'environ 5 000 ans.

Selon les astronomes, les jets CSO se forment probablement lorsqu'un trou noir supermassif grignote non pas n'importe quelle étoile, mais une étoile importante.

"Les TDE que nous avons vus auparavant n'ont duré que quelques années", explique Ravi. "Nous pensons que les remarquables TDE qui alimentent les CSO durent beaucoup plus longtemps parce que les étoiles perturbées sont de très grande taille, très massives, ou les deux."

En analysant la collection variée d'images radio des CSO, les chercheurs affirment pouvoir retracer l'âge des objets au fil du temps, un peu comme si l'on regardait un album photo de la vie d'un CSO pour observer l'évolution de ses jets. Les objets CSO plus jeunes ont des jets plus courts et plus proches des trous noirs, tandis que les objets plus âgés ont des jets qui s'étendent plus loin de leur trou noir.

Bien que la plupart des jets disparaissent, les scientifiques estiment qu'un sur 100 aura une durée de vie longue, comme celle de Cygnus A. Dans ces rares cas, les galaxies fusionnent probablement avec d'autres galaxies, un processus turbulent qui fournit un grand quantité de carburant.

Si les découvertes de Readhead et de son équipe sont confirmées par des observations supplémentaires, les CSO ouvriront une toute nouvelle voie pour étudier la manière dont les étoiles massives situées au centre des galaxies interagissent avec les trous noirs supermassifs.

"Ces objets constituent en effet une population distincte avec leur propre origine distincte, et c'est à nous maintenant d'en apprendre davantage sur eux et sur la manière dont ils sont apparus", explique Readhead. "Être capable d'étudier ces objets sur des échelles de temps allant de plusieurs années à plusieurs décennies plutôt que de millions d'années a ouvert la porte à un tout nouveau laboratoire pour étudier les trous noirs supermassifs et les nombreuses surprises inattendues et imprévisibles qu'ils réservent."

Plus d'informations : S. Kiehlmann et al, Objets symétriques compacts. I. Vers un catalogue complet et authentique, The Astrophysical Journal (2024). DOI :10.3847/1538-4357/ad0c56

S. Kiehlmann et al, Objets symétriques compacts. II. Confirmation d'une population distincte de galaxies actives projetées à haute luminosité, The Astrophysical Journal (2024). DOI :10.3847/1538-4357/ad0cc2

A. C. S Readhead et al, Objets symétriques compacts. III. Évolution de la branche à haute luminosité et lien possible avec les événements de perturbation des marées, The Astrophysical Journal (2024). DOI :10.3847/1538-4357/ad0c55

Informations sur le journal : Journal d'astrophysique

Fourni par l'Institut de technologie de Californie