Les trous noirs peuvent être invisibles, mais leur environnement ne le fait pas – et pour la première fois, les astronomes ont directement mesuré une « corona » surchauffée entourant l’un de ces géants cosmiques.
Le trou noir supermassif, RX J1131, se trouve environ 6 milliards d’années-lumière de la Terre et tourne à plus de la moitié de la vitesse de la lumière. Alors que le monstre lui-même reste caché, il gorge le gaz et la poussière à proximité, le chauffant à des millions de degrés et le flamboyant comme quasar – l’un des objets les plus brillants de l’univers. C’est couronneun halo de gaz surchauffé, s’étend sur environ 50 unités astronomiques, de la taille de notre système solaire.
Cette mesure a été rendue possible par un rare alignement cosmique où une galaxie de premier plan, environ 4 milliards d’années-lumière de la Terre, et ses étoiles ont agi comme deux lunettes d’agrandissement empilées, créant un « double zoom » qui a affincé la vue de l’environnement immédiat du trou noir.
« C’est la première fois qu’une telle mesure est effectuée », » Matus Rybakun chercheur principal à l’Université Leiden aux Pays-Bas qui a dirigé l’étude, a déclaré à Live Science. « En principe, nous avons trouvé une nouvelle façon de regarder ce qui se passe très près du trou noir. «
Les résultats, détaillés dans un préimpression Bientôt dans la revue Astronomy & Astrophysics, fournissez un nouvel outil pour sonder les environnements extrêmes autour des trous noirs sur des échelles beaucoup trop petits pour que les meilleurs télescopes à résoudre.
« Cela n’a pas l’air bien »
La galaxie de premier plan est si massive que son immense gravité se plie et amplifie la lumière de Rx J1131, créant quatre images distinctes du quasar à travers un phénomène appelé lentille gravitationnelle forte. Lorsque l’équipe de Rybak a réanalysé des données de décennie recueillies par le radiotélescope d’Atacama à grand millimètre / submillimétrique (ALMA) au Chili, ils ont remarqué de minuscules scintilleurs dans la luminosité de ces images.
« Dans quelques jours suivant la recherche des données, nous avons réalisé: » OK, cela n’a pas l’air bien « », a rappelé Rybak. « Ce n’est même pas mon principal domaine de recherche, mais c’est devenu comme un projet pour animaux de compagnie que nous avons continué à poursuivre. »
Si la source de ces variations provenait de autour du trou noir lui-même, toutes les images s’éclairaient et s’adhèrent ensemble. Mais les observations de suivi en 2022, prises à une journée d’intervalle, ont révélé que les images scintillaient indépendamment les unes des autres.
« C’est le pistolet fumant – ça doit être quelque chose en cours de route », a déclaré Rybak.
Ce « quelque chose » est microlensageoù les étoiles individuelles au premier plan agissent comme de minuscules lentilles, amplifiant brièvement différentes parties de la couronne du Quasar. Parce que la couronne est si compacte, ces amplifications à petite échelle ont produit le scintillement indépendant observé à travers les images, ont noté les auteurs dans la nouvelle étude.
« Nous avons vu ce clignotant dans les données que nous n’avons pas pu expliquer d’une autre manière », a déclaré Rybak à Live Science. En analysant ces films, l’équipe a directement mesuré, pour la première fois, l’étendue de l’échelle solaire du système solaire – transformant un quasar autrement ordinaire en un laboratoire cosmique unique.
Une nouvelle fenêtre sur les trous noirs
Au-delà de permettre aux chercheurs de cartographier la couronne, la nouvelle mesure offre une fenêtre potentielle sur les champs magnétiques entourant les trous noirs, ont noté les scientifiques dans l’étude.
Des recherches antérieures ont montré que des champs magnétiques forts réglementer Combien de gaz tombe et combien est expulsé, essentiellement Contrôlant comment les trous noirs se développent avec le temps. Il est extrêmement difficile de mesurer directement ces champs, mais les modèles théoriques suggèrent un lien entre l’émission de l’onde millimétrique de la couronne – Lumière qui provient des électrons à évolution rapide en spirale autour des lignes de champ magnétiques – sa taille et la force du champ magnétique.
« Comprendre comment ces trous noirs se développent est le principal potentiel ici », a déclaré Rybak.
Cette mesure est particulièrement frappante car la lumière à ondes millimétriques était auparavant considérée comme largement statique, même au cours des mois ou des années. « Mais c’était l’un de ces moments où vous vous rendez compte: » Non, les choses changent, et elles changent beaucoup « », a déclaré Rybak.
Pour suivre et comparer le rayonnement millimétrique à travers différentes longueurs d’onde, l’équipe prévoit également de collecter des données supplémentaires de l’observatoire de rayons X de Chandra de la NASA, le seul télescope à rayons X avec une résolution spatiale suffisante pour capturer de telles caractéristiques à lentilles minuscules. Cependant, en raison de Réductions de budget proposées importantes Cela a entraîné une forte réaction de la communauté scientifique, le télescope phare de 26 ans est peu susceptible de poursuivre ces observations.
Les progrès futurs s’appuieront probablement sur Alma, qui se développe dans des bandes à basse fréquence couvrant les longueurs d’onde où les coronas de trou noir brillent les plus brillants.
Complémentant Alma, le Observatoire Vera C. Rubin Excellera à l’imagerie optique haute résolution, la méthode standard pour découvrir des quasars lensés comme RX J1131. Le télescope, dont premières images ont été révélés en juin, devraient découvrir des milliers de ces systèmes et permettre aux astronomes d’étudier le scintillement optique avec une précision sans précédent. « Rubin serait l’outil révolutionnaire pour ce faire », a déclaré Rybak.
Avec des télescopes de plus en plus sensibles, les astronomes commencent à explorer la multitude de sources qui scintillent dans le ciel de l’onde millimétrique.
« La partie passionnante est les choses que nous ne savons pas encore », a déclaré Rybak.
