Une nouvelle technique d’étude de certains des objets les plus brillants de l’univers a bouleversé la compréhension des scientifiques du lien entre les trous noirs monstres actifs et la suppression de la formation d’étoiles.
Les quasars sont les noyaux ultralumineux des galaxies qui contiennent des trous noirs supermassifs extrêmement actifs. Le rayonnement intense d’un quasar provient de quantités massives de gaz chaud formant un disque d’accrétion autour de la gueule du trou noir.
À l’aide de l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array au Chili (ALMA), les chercheurs ont ciblé le quasar 3C 273. À 2,4 milliards d’années-lumière de la Terre, 3C 273 est le quasar le plus proche de la Voie lactée et le premier quasar jamais identifié. Pourtant, l’éblouissement de la lumière du quasar rend difficile l’observation du reste de sa galaxie hôte, en particulier aux longueurs d’onde radio utilisées par ALMA.
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Voir des caractéristiques lumineuses et faibles dans la même prise de vue nécessite une propriété connue sous le nom de plage d’imagerie dynamique élevée. Un appareil photo numérique typique a une plage d’imagerie dynamique de milliers, contre seulement quelques centaines pour ALMA, ce qui signifie qu’il est difficile pour ALMA de distinguer les détails faibles par rapport aux caractéristiques plus lumineuses.
Ainsi, l’équipe de recherche, dirigée par Shinya Komugi de l’Université Kogakuin au Japon, a utilisé une nouvelle technique qu’ils appellent “l’auto-étalonnage”. L’astuce consiste à réduire l’éblouissement du quasar en utilisant le 3C 273 lui-même pour corriger les fluctuations de l’atmosphère terrestre qui peuvent affecter la détection par ALMA des ondes radio submillimétriques.
Cette méthode permet d’augmenter le contraste. ALMA a observé 3C 273 à des fréquences de 93, 233 et 343 GHz, et la technique d’auto-étalonnage a permis des plages d’imagerie dynamique de 85 000, 39 000 et 2 500, respectivement – les plages dynamiques les plus élevées jamais atteintes par ALMA.
La technique a révélé des détails inédits sur la galaxie hôte de 3C 273, y compris ce que les scientifiques ont décrit comme une “structure inconnue” dans une déclaration sur la découverte. (s’ouvre dans un nouvel onglet). L’équipe de Komugi a vu une faible bande d’émission radio à travers la galaxie hôte s’étendant sur des dizaines de milliers d’années-lumière. Cette émission radio provient de dizaines à des centaines de milliards de masses solaires d’hydrogène gazeux qui a été ionisé par le rayonnement ultraviolet et X du quasar.
Les astronomes soupçonnent fortement qu’il existe un lien entre la sortie de rayonnement des trous noirs supermassifs actifs et la suppression de la formation d’étoiles dans leurs galaxies hôtes. Le rayonnement sortant du disque d’accrétion agit comme une rétroaction négative, chauffant l’hydrogène moléculaire afin qu’il ne puisse plus former d’étoiles.
Cependant, il semble qu’il reste beaucoup d’hydrogène moléculaire froid dans la galaxie hôte de 3C 273, et la formation d’étoiles est en cours. Ainsi, soit le lien entre la rétroaction du quasar et l’arrêt de la formation d’étoiles n’est pas aussi concret que le pensaient les scientifiques, soit nous pouvons attraper 3C 273 et sa galaxie dans un court laps de temps avant que les effets de la rétroaction ne deviennent apparents.
L’équipe de Komugi observe maintenant d’autres quasars de la même manière pour obtenir une compréhension plus large de ces processus.
“En appliquant la même technique à d’autres quasars, nous espérons comprendre comment une galaxie évolue à travers son interaction avec le noyau central”, a déclaré Komugi dans un déclaration (s’ouvre dans un nouvel onglet).
La recherche a été publiée en ligne en avril dans Le Journal Astrophysique (s’ouvre dans un nouvel onglet).
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