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Une lentille cosmique nous donne une vision rare de l’intérieur d’un trou noir

Illustration artistique : iStock

Une équipe internationale d’astronomes s’est récemment appuyée sur un système de lentille gravitationnelle unique dans lequel un groupe d’étoiles massif aura permis d’observer avec une précision sans précédent les jets de matière émis par un trou noir supermassif situé au centre d’une galaxie lointaine.

L’univers observable s’étale sur environ 91 milliards d’années-lumière de diamètre. En conséquence, les astronomes sont forcés de compter sur des instruments puissants pour observer les objets les plus éloignés. Mais malgré leur puissance, ceux-ci sont parfois limités. Les chercheurs font alors appel, quand ils en ont les moyens, aux lentilles gravitationnelles. Le but est ici de s’appuyer sur une grande distribution de matière (une étoile, une galaxie ou un amas) pour agrandir la lumière provenant d’un objet situé en arrière-plan.

À l’aide de cette technique, une équipe internationale dirigée par des chercheurs de Caltech, en Californie, a pu observer des jets de gaz chaud vomissant d’un trou noir supermassif dans une galaxie lointaine connue sous le nom de PKS 1413 + 135. Les résultats de la recherche, décrits dans deux études publiées dans le numéro du 15 août de The Astrophysical Journal, ont permis de mieux comprendre les masses de matières qui sont éjectées périodiquement à partir des trous noirs supermassifs.

Crédits : Anthony Readhead/Caltech/MOJAVE

« Nous connaissons l’existence de ces jets de trous noirs qui se déplacent à des vitesses proches de celle de la lumière, mais on ne sait pas grand-chose sur leur structure interne », note le Dr Vedantham, principal auteur de cette étude. « Avec des systèmes de lentilles comme celui-ci, nous pouvons observer ces jets beaucoup plus précisément qu’auparavant. Les jets que nous avons observés sont très proches du trou noir central et sont minuscules, seulement quelques jours-lumière. Nous pensons que ces petits composants qui se déplacent à proximité de la vitesse de la lumière sont amplifiés par la lentille gravitationnelle rendue possible grâce à un groupe d’étoiles situé au premier plan. Cette lentille aura permis une résolution exquise d’un millionième de seconde d’arc, ce qui équivaut à voir un grain de sel sur la lune depuis la Terre ».

Crédits : Nasa

Il pourrait également ici s’agir de la première lentille de masse intermédiaire. Elle est plus grande que les microlentilles précédemment observées et constituées d’étoiles simples et plus petite que les lentilles massives induites par les galaxies et amas de galaxies. Cette lentille intermédiaire aurait une masse d’environ 10 000 masses solaires. L’avantage, c’est qu’elle est assez petite pour ne pas bloquer la source entière et assez grande pour agrandir les jets lorsqu’ils se déplacent un à un derrière l’objectif. Avec ce nouveau système de lentilles gravitationnelles, on estime que les astronomes pourront observer des jets à des échelles environ cent fois plus petites qu’auparavant.

Les chercheurs tenteront maintenant de scruter toutes les autres données pour essayer de trouver des objets similaires qui pourront donner une vue agrandie des noyaux galactiques.

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