VERA dévoile les environs de trous noirs à croissance rapide

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Une équipe internationale d’astronomes a utilisé la capacité de pointe de VERA, un réseau japonais de radiotélescopes exploité par NAOJ, pour découvrir des indices précieux sur la façon dont les « jeunes » trous noirs supermassifs à croissance rapide se forment, se développent et éventuellement évoluent en quasars plus puissants.

Il est maintenant largement admis que presque toutes les galaxies actives abritent un trou noir supermassif en son cœur, avec des masses allant de millions à des milliards de fois celle du Soleil. L’histoire de la croissance par laquelle ces trous noirs ont gagné des masses aussi énormes reste cependant une question ouverte.

Dirigée par Mieko Takamura, étudiante diplômée à l’Université de Tokyo, une équipe internationale s’est concentrée sur une catégorie distincte de galaxies actives appelées galaxies Seyfert 1 à raie étroite (NLS1). Ces galaxies sont soupçonnées de contenir des trous noirs massifs relativement petits mais à croissance rapide, offrant ainsi une opportunité potentielle d’étudier un stade précoce de l’évolution de ces monstres cosmiques. Pour mieux comprendre l’environnement immédiat de ces trous noirs particuliers, l’équipe a observé les noyaux de six galaxies NLS1 actives proches à l’aide de VERA – un réseau de radiotélescopes avec une vue plus de 100 000 fois plus puissante que l’œil humain. En particulier, l’équipe a tiré parti de la capacité d’enregistrement ultra-large bande nouvellement améliorée de VERA, leur permettant de détecter de faibles ondes radio « polarisées » émanant du cœur de ces galaxies avec une précision sans précédent.

Une partie des ondes radio émises à proximité des trous noirs supermassifs est connue pour présenter une polarisation. Au fur et à mesure que cette émission polarisée se propage à travers le gaz magnétisé entourant le trou noir, le plan de polarisation tourne progressivement, provoquant un effet connu sous le nom de rotation de Faraday. L’ampleur de cette rotation (à une longueur d’onde donnée) est proportionnelle à la densité du gaz et à l’intensité du champ magnétique dans le milieu se propageant. Par conséquent, la polarisation et la rotation de Faraday fournissent des informations précieuses sur l’environnement immédiat entourant un trou noir central.

Avec la vue la plus nette jamais vue vers le cœur de ces galaxies, les nouvelles données ont dévoilé une rotation de Faraday nettement plus importante que les mesures obtenues vers des trous noirs plus anciens, plus massifs et bien développés. Cela indique la présence de gaz abondant dans les régions nucléaires de ces galaxies, facilitant la croissance rapide des trous noirs centraux. « Les trous noirs supermassifs subissent un processus de croissance similaire à celui des humains », explique Takamura. « Les trous noirs que nous avons observés ont des caractéristiques comparables à celles d’un passionné de nourriture, comme les jeunes garçons et filles qui ont une forte envie de riz. »

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