Le noyau sombre de la radiogalaxie la plus proche identifiée par le télescope Event Horizon

Composition des images Centaurus A dans la gamme optique (ESO/WFI) et radiographique (NASA/CXC/CfA). Centaurus A est une galaxie massive en train de fusionner avec un vortex voisin. Crédits : ESO/WFI (optique), MpIfR/ESO/Apex/A. Weiss et al. (mm); NASA/CXC/CfA/R. Kraft et al (rayons X)

Une équipe internationale bien établie du télescope Event Horizon (EHT), connue pour avoir pris la première image d’un trou noir dans la galaxie Messier 87, a photographié le cœur de la radiogalaxie voisine Centaurus A avec des détails sans précédent. Les astronomes localisent le trou noir supermassif central et révèlent comment un jet géant est né. Plus frappant encore, seuls les bords extérieurs de l’avion émettent des radiations, défiant nos modèles théoriques d’avions. Ce travail, dirigé par Michael Janssen de l’Institut Max Planck de radioastronomie de Bonn et de l’Université Radboud de Nijmegen, a été publié en astronomie naturelle Aujourd’hui (19 juillet 2021).

Aux longueurs d’onde radio, Centaurus A apparaît comme l’un des objets les plus grands et les plus brillants du ciel nocturne. Ayant été identifié comme l’une des premières sources radio extragalactiques connues en 1949, Centaurus A a été étudié de manière approfondie sur l’ensemble du spectre électromagnétique par une variété d’observatoires radio, infrarouge, rayons X et rayons gamma. Au centre du Centaure A se trouve un trou noir d’une masse de 55 millions de soleils, qui se situe entre les échelles de masse du trou noir Messier 87 (six milliards et demi de soleils) et le trou au centre de notre galaxie (environ quatre millions de soleils).

Mesures de distance détectées sur Centaurus A Jet

L’image en haut à gauche montre comment l’avion est dispersé dans des nuages ​​de gaz qui émettent des ondes radio, capturées par l’ATCA et l’observatoire de 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 millimétrique de jet galactique et de poussière mesurée par l’instrument LABOCA/APEX est indiquée en orange. L’émission de rayons X de l’avion mesurée par le vaisseau spatial Chandra est indiquée 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 zoomée 165 000 fois du jet radio interne obtenu avec les télescopes TANAMI. Le panneau inférieur représente la nouvelle image à plus haute résolution de la zone de lancement du jet obtenue avec EHT à des longueurs d’onde millimétriques avec un grossissement de 60000000x à la résolution du télescope. Les barres d’échelle apparaissent en années-lumière et en jours-lumière. Une année-lumière équivaut 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 équivaut 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 al.; croissance / k. Muller et al.; EHT / m. Janssen et al.

Dans un nouveau papier en astronomie naturelle, les données des observations EHT de 2017 ont été analysées dans une image de Centaurus A avec un niveau de détail 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 comment un jet monstrueusement gigantesque est généré par un trou noir supermassif”, dit l’astronome Michael Jansen.

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Par rapport à toutes les précédentes observations à haute résolution, le jet lancé à Centaurus A a été imagé avec une fréquence dix fois plus élevée et avec une précision seize fois supérieure. Grâce à la puissance analytique de l’EHT, nous pouvons maintenant relier les vastes échelles de la source, qui sont jusqu’à 16 fois le diamètre angulaire de la Lune dans le ciel, à son origine près du trou noir dans sa largeur seulement. Une pomme sur la lune vue dans le ciel. C’est un facteur d’amplification d’un milliard.

Comprendre les avions

Les trous noirs supermassifs au centre de galaxies comme Centaurus A sont alimentés par du gaz et de la poussière qui sont attirés par l’immense gravité. Ce processus libère d’énormes quantités d’énergie et on dit que la galaxie devient « active ». La plupart des matériaux qu’il contient sont situés près du bord du trou noir. Cependant, certaines des particules environnantes s’échappent quelques instants avant d’être capturées et explosent dans l’espace : des jets sont nés – l’une des caractéristiques les plus énigmatiques et les plus vibrantes des galaxies.

Télescope Centaurus A Event Horizon .

L’image la plus haute résolution de Centaurus A acquise par le télescope Event Horizon est au-dessus d’une image couleur composite de toute la galaxie. Crédit : Université Radboud. ESO/WFI; MPIfR/ESO/APEX/A. Weiss et al.; NASA/CXC/CfA/R. Kraft et al.; EHT / m. Jansen et al

Les astronomes se sont appuyés sur différents modèles du comportement de la matière à proximité d’un trou noir pour mieux comprendre ce processus. Mais ils ne savent toujours pas exactement comment les jets sont libérés de leur 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 casse-tête.

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La nouvelle image montre que l’avion lancé par Centaurus A est plus lumineux sur les bords qu’au centre. Ce phénomène est connu d’autres avions, mais n’a pas été clairement vu auparavant. “Nous sommes maintenant en mesure d’exclure les modèles de jets théoriques incapables de reproduire cette luminosité de bord. C’est une caractéristique étonnante qui nous aidera à mieux comprendre les jets produits par les trous noirs”, déclare Matthias Kadler, commandant de Tanami et professeur d’astrophysique à l’Université de Würzburg en Allemagne.

Référence : 19 juillet 2021, astronomie naturelle.
DOI : 10.1038 / s41550-021-01417-w

notes futures

Avec de nouvelles observations EHT du jet Centaurus A, l’emplacement probable du trou noir au point de lancement du jet a été déterminé. Sur la base de cet emplacement, les chercheurs s’attendent à ce que les futures observations avec une longueur d’onde plus courte et une résolution plus élevée puissent imager le trou noir central de Centaurus A. Cela nécessitera l’utilisation d’observatoires de satellites spatiaux.

Ces données proviennent de la même campagne d’observation qui a fourni la célèbre image du trou noir de M87. Les nouvelles découvertes montrent que l’EHT fournit une mine de données sur une riche variété de trous noirs, et qu’il y en a encore d’autres à venir, déclare Hino Falk, membre du conseil d’administration de l’EHT et professeur d’astrophysique à l’Université Radboud.

informations essentielles

Pour observer Centaurus A à cette résolution d’une précision sans précédent à une longueur d’onde de 1,3 mm, la collaboration EHT a utilisé l’interférométrie fondamentale très longue (VLBI), la même technologie avec laquelle la célèbre image du trou noir de M87 a été réalisée. Une alliance de huit télescopes du monde entier s’est réunie pour créer l’hypothétique Event Horizon Telescope de la taille de la Terre. La collaboration EHT comprend plus de 300 chercheurs d’Afrique, d’Asie, d’Europe et d’Amérique du Nord et du Sud.

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Le Consortium EHT est composé de 13 instituts parties prenantes : Sinica Academic Institute of Astronomy and Astrophysics, University of Arizona, University of Chicago, East Asian Observatory, Goethe University Frankfurt, Institute for Radio Astronomy Millimétrique (MPG/CNRS/IGN), Large Millimeter Télescope, Max Institute Planck Radio Astronomy, MIT Haystack Observatory, Japan National Astronomical Observatory, Ocean Institute for Theoretical Physics, Radboud University and Astrophysics Center | Harvard et Smithsonian.

TANAMI (Tracking Active Galactic Nuclei Using Austral Millisecond Interferometry) est un programme multi-longueurs d’onde pour l’observation des jets relativistes dans les AGN dans le ciel austral. Ce programme surveille Centaurus A en utilisant le VLBI à des longueurs d’onde centimétriques depuis le milieu des années 2000. Le Tanami Array se compose de neuf radiotélescopes situés sur quatre continents qui surveillent des longueurs d’onde de 4 cm et 1,3 cm.

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