Les astronomes étudiant le quasar H1821+643 ont constaté qu’il avait moins d’impact que prévu sur son environnement, remettant ainsi en question le comportement typique d’un trou noir. Crédit : Issues.fr.com
Le quasar produit des niveaux élevés de rayonnement et des jets puissants, mais il a moins d’influence que prévu sur son environnement.
Les astronomes ont révélé qu'un brillant supermassif trou noir n'est pas à la hauteur des attentes. Bien qu’il soit responsable de niveaux élevés de rayonnement et de jets puissants, ce trou noir géant n’a pas autant d’influence sur son environnement que nombre de ses homologues d’autres galaxies.
Un article décrivant ces résultats, rédigé par une équipe comprenant W. Niel Brandt, professeur d'astronomie et d'astrophysique de la chaire de la famille Eberly et professeur de physique à Penn State, a été publié dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
Gros plan sur le quasar le plus proche
L'étude, utilisant les données de NASAL'observatoire à rayons X Chandra de , a observé le quasar le plus proche de la Terre. Connu sous le nom de H1821+643, ce quasar se trouve à environ 3,4 milliards d'années-lumière de la Terre et se trouve dans un amas de galaxies. Les quasars sont une classe rare et extrême de trous noirs supermassifs qui attirent furieusement la matière vers l'intérieur, produisant un rayonnement intense et parfois des jets puissants.
« J'ai longtemps souhaité mieux étudier ce quasar remarquable avec la vue perçante de Chandra », a déclaré Brandt. « Je soupçonnais que « l'écorce » de ce quasar serait pire que sa « morsure » – c'est-à-dire que ses impressionnantes pièces pyrotechniques n'impliquent pas un impact environnemental tout aussi impressionnant. Je suis ravi que notre détermination acharnée ait finalement porté ses fruits et confirmé mes soupçons !
Au centre de cette image se trouve le quasar H1821+643, un trou noir supermassif à croissance rapide qui, selon les astronomes, ne fonctionne pas bien, malgré la production d'un rayonnement intense et d'un jet de particules observé dans les données radio du Very Large Array, en rouge. Situé au milieu d'un amas de galaxies, H1821+643 est entouré d'énormes quantités de gaz chauds détectés en rayons X par Chandra, en bleu. Les températures et densités élevées du gaz chaud autour du quasar montrent que le trou noir a un impact plus faible sur sa galaxie hôte que bon nombre de ses homologues dans d’autres amas de galaxies. H1821+643 est le quasar le plus proche de la Terre dans un amas de galaxies. Il est situé à 3,4 milliards d’années-lumière de la Terre et l’image fait environ un million d’années-lumière de diamètre à la distance du quasar. Crédit : Radiographie : NASA/CXC/Univ. de Nottingham/H. Russell et coll.; Radio : NSF/NRAO/VLA ; Traitement d'images : NASA/CXC/SAO/N. Wolk
Quasar Impact : un examen détaillé
La plupart des trous noirs supermassifs en croissance attirent la matière moins rapidement que les quasars. Les astronomes ont étudié l’impact de ces trous noirs plus courants en observant ceux situés au centre des amas de galaxies. Les explosions régulières de ces trous noirs empêchent les énormes quantités de gaz surchauffé dans lesquelles ils sont intégrés de refroidir, ce qui limite le nombre d'étoiles qui se forment dans leurs galaxies hôtes et la quantité de carburant acheminée vers le trou noir. On en sait beaucoup moins sur l’influence qu’ont les quasars des amas de galaxies sur leur environnement.
« Nous avons constaté que le quasar de notre étude semble avoir abandonné une grande partie du contrôle imposé par les trous noirs à croissance plus lente », a déclaré Helen Russell de l'étude. Université de Nottingham au Royaume-Uni, qui a dirigé la nouvelle étude. « L'appétit du trou noir n'est pas à la hauteur de son influence. »
Découvrir le paradoxe cosmique
Pour parvenir à cette conclusion, l'équipe a utilisé Chandra pour étudier le gaz chaud qui entoure H1821+643 et sa galaxie hôte. Les rayons X brillants du quasar ont cependant rendu difficile l'étude des rayons X plus faibles provenant du quasar. gaz.
« Nous avons dû soigneusement supprimer l'éblouissement des rayons X pour révéler l'influence du trou noir », a déclaré le co-auteur Paul Nulsen du Centre d'astrophysique de Harvard et du Smithsonian. « Nous avons alors pu constater qu'il avait en réalité peu d'effet sur son environnement. »
Dynamique des gaz et implications futures
L’équipe a découvert que la densité du gaz près du trou noir au centre de la galaxie est beaucoup plus élevée et les températures du gaz beaucoup plus basses que dans les régions plus éloignées. Les scientifiques s’attendent à ce que les gaz chauds se comportent ainsi lorsqu’il y a peu ou pas de sources d’énergie – généralement des explosions provenant d’un trou noir – pour empêcher les gaz chauds de se refroidir et de s’écouler vers le centre de l’amas.
« Le trou noir géant génère beaucoup moins de chaleur que la plupart des autres trous noirs au centre des amas de galaxies », a déclaré Lucy Clews, co-auteur de l'Open University au Royaume-Uni. « Cela permet au gaz chaud de se refroidir rapidement et de former de nouveaux trous noirs. étoiles, et agissent également comme source de carburant pour le trou noir.
Les chercheurs ont déterminé que des gaz chauds équivalents à environ 3 000 fois la masse du soleil par an se refroidissent au point qu'ils ne sont plus visibles aux rayons X. Ce refroidissement rapide peut facilement fournir suffisamment de matière pour les 120 masses solaires de nouvelles étoiles observées chaque année dans la galaxie hôte et les 40 masses solaires consommées par le trou noir chaque année.
L’équipe a également examiné la possibilité que le rayonnement du quasar provoque directement le refroidissement des gaz chauds de l’amas. Cela implique que des photons de lumière du quasar entrent en collision avec des électrons dans le gaz chaud, ce qui fait que les photons deviennent plus énergétiques et que les électrons perdent de l'énergie et se refroidissent. L'étude de l'équipe a montré que ce type de refroidissement se produit probablement dans le cluster contenant H1821+643, mais qu'il est beaucoup trop faible pour expliquer la grande quantité de refroidissement gazeux observée.
« Même si ce trou noir ne parvient pas à pomper de la chaleur dans son environnement, la situation actuelle ne durera probablement pas éternellement », a déclaré le co-auteur Thomas Braben de l'Université de Nottingham. « À terme, l’absorption rapide de carburant par le trou noir devrait augmenter la puissance de ses jets et chauffer fortement le gaz. La croissance du trou noir et de sa galaxie devrait alors considérablement ralentir.»
Les travaux de Brandt sur le projet ont été soutenus par la Chaire Penn State Eberly Family en astronomie et astrophysique et par le Chandra X-ray Center.
