Les astronomes ont utilisé l'extraordinaire puissance du télescope spatial Hubble de la NASA pour obtenir une observation sans précédent du cœur d'un quasar, le centre lumineux d'une galaxie alimentée par un trou noir supermassif qui dévore la matière proche. Ces nouvelles observations de Hubble révèlent des caractéristiques intéressantes et inattendues autour des quasars.
Les astronomes amateurs peuvent observer un objet extraordinaire connu sous le nom de 3C273, l'objet le plus éloigné jamais observé à l'aide d'un télescope d'arrière-cour standard. 3C273 brille avec la lumière de milliards de soleils et se trouve à plus de 2 milliards d’années-lumière. Aujourd’hui, nous le reconnaissons comme le noyau éblouissant d’une galaxie active, alimentée par un trou noir supermassif qui engloutit d’énormes quantités de matière.
En 1963, cependant, 3C273 restait encore un mystère. L'astronome Maarten Schmidt l'a étudié après avoir remarqué ses puissantes émissions radio. Grâce aux télescopes les plus avancés de l’époque, elle ressemblait à une étoile, mais sa lumière présentait d’étranges caractéristiques. L’expansion de l’univers étend sa lumière jusqu’aux longueurs d’onde rouges, un phénomène connu sous le nom de redshift cosmologique. Cela place 3C273 à 2,5 milliards d'années-lumière, ce qui est trop loin pour une étoile ordinaire. La découverte de Schmidt a introduit une nouvelle classe d'objets : les quasars, ou objets quasi-stellaires. Leur immense luminosité et leur production d’énergie n’ont jamais été observées auparavant, remettant en question notre compréhension de l’univers.
Des décennies plus tôt, en 1929, l'astrophysicien Sir James Jeans avait émis l'hypothèse que les centres brillants des galaxies pourraient agir comme des « trous blancs », transportant de la matière d'une autre dimension vers notre univers. Or, nous savons désormais que c’est le contraire. Les quasars sont alimentés par des trous noirs supermassifs, qui dévorent avec voracité la matière environnante. Ils font partie du groupe plus large des noyaux galactiques actifs et sont essentiels à la compréhension de la formation et de l’évolution des galaxies.
Des observations récentes effectuées à l'aide du télescope spatial Hubble ont fourni de nouvelles informations sur les quasars. L'imagerie nette de Hubble a capturé des structures inhabituelles à moins de 16 000 années-lumière du trou noir 3C273, notamment des filaments, des lobes et une mystérieuse structure en forme de L. Certains d’entre eux pourraient être les restes de petites galaxies satellites tombées dans le trou noir, qui a une masse de près de 900 millions de soleils. Il y a au moins un million de quasars dispersés dans le ciel, et ces objets éblouissants restent un domaine d'étude important. Tout a commencé avec 3C273, le premier quasar jamais découvert, ouvrant la porte à la compréhension des phénomènes les plus énergétiques de l'univers.
Bin Ren, de l'Observatoire de la Côte d'Azur et de l'Université de la Côte d'Azur à Nice, en France, a qualifié ces découvertes de « bizarres ». Toutes ces caractéristiques sont situées à moins de 16 000 années-lumière du trou noir, offrant de nouvelles perspectives sur l’environnement chaotique entourant ces phénomènes cosmiques à haute énergie.
Certains de ces objets pourraient être de petites galaxies satellites autour du trou noir, ils pourraient donc fournir de la matière accrétée au trou noir supermassif central, alimentant la balise lumineuse. "Grâce à la puissance d'observation de Hubble, nous ouvrons de nouvelles portes dans la compréhension des quasars. Mes collègues sont enthousiasmés car ils n'ont jamais vu autant de détails auparavant."
Les quasars apparaissent comme des sources ponctuelles de lumière dans le ciel (d'où le nom de quasar). Le quasar étudié dans la nouvelle étude, 3C273, a été confirmé comme étant le premier quasar par l'astronome Maarten Schmidt en 1963. Il se trouve à 2,5 milliards d'années-lumière de la Terre, trop loin pour les étoiles. Son énergie doit dépasser l'imagination et sa luminosité est plus de 10 fois plus brillante que celle de la galaxie elliptique géante la plus brillante. Cela ouvre la voie à un nouveau mystère inattendu en cosmologie : qu’est-ce qui motive la production d’aussi énormes quantités d’énergie ? La raison en est probablement l’accumulation de matière sur le trou noir.
En 1994, la perspective avant-gardiste de Hubble a révélé que l'environnement autour des quasars était bien plus complexe qu'on ne le pensait initialement. L’image montre que des collisions et des fusions galactiques se sont produites entre le quasar et la galaxie compagne, et que des couches de débris sont tombées sur le trou noir supermassif. Cela a rallumé les énormes trous noirs qui alimentent les quasars.
Pour Hubble, observer le quasar 3C273, c'est comme regarder directement dans l'éclat des phares d'une voiture et essayer de voir une fourmi ramper sur les bords qui l'entourent. Ce quasar émet des milliers de fois l’énergie de toutes les étoiles d’une galaxie. 3C273 est l'un des quasars les plus proches de la Terre, situé à 2,5 milliards d'années-lumière. (S’il était très proche de la Terre, à seulement quelques dizaines d’années-lumière, il serait aussi brillant que le Soleil dans le ciel !).
L'instrument STIS de Hubble peut agir comme un coronographe, bloquant la lumière d'une source centrale, un peu comme la lune bloque l'éblouissement du soleil lors d'une éclipse solaire totale. Les astronomes ont utilisé STIS pour découvrir des disques de poussière autour des étoiles afin de comprendre la formation des systèmes planétaires, et ils peuvent désormais utiliser STIS pour mieux comprendre les galaxies hôtes des quasars. L’imageur coronal de Hubble permet aux astronomes de se rapprocher huit fois plus d’un trou noir que jamais auparavant.
Les scientifiques ont obtenu un aperçu rare du jet de matière extragalactique du quasar, long de 300 000 années-lumière, qui traverse l'espace à une vitesse proche de celle de la lumière. En comparant les données du coronographe STIS avec des images STIS archivées à 22 ans d'intervalle, une équipe de recherche dirigée par Ren Xiaoping a conclu que le jet se déplace plus rapidement à mesure qu'il s'éloigne de ce trou noir monstre.
"Avec des structures spatiales fines et des mouvements de jet, Hubble comble le fossé entre les mesures d'interférences radio à petite échelle et les observations d'imagerie optique à grande échelle, afin que nous puissions faire un pas vers une compréhension plus complète de la morphologie hôte des quasars. Nos observations précédentes étaient très limitées, mais Hubble nous permet de comprendre en détail les morphologies complexes des quasars et les interactions des galaxies. À l'avenir, d'autres observations de 3C273 en lumière infrarouge à l'aide du télescope spatial James Webb pourraient nous donner plus d'indices", a déclaré Ren.
Il y a au moins un million de quasars dispersés dans le ciel. Ce sont des « projecteurs » de fond utiles pour diverses observations astronomiques. Les quasars étaient plus abondants environ 3 milliards d'années après le Big Bang, lorsque les collisions de galaxies étaient plus fréquentes.
Le télescope spatial Hubble est la pierre angulaire des découvertes astronomiques depuis plus de trois décennies, révolutionnant notre compréhension de l'univers. Fruit d'une collaboration entre la NASA et l'Agence spatiale européenne (ESA), Hubble tourne autour de la Terre, capturant des images et des données époustouflantes qui approfondissent notre compréhension des phénomènes cosmiques, des galaxies lointaines aux trous noirs.
Gérées par le Goddard Space Flight Center de la NASA dans le Maryland et soutenues par Lockheed Martin Spaceflight à Denver, les opérations de Hubble témoignent du travail d'équipe international et de l'ingénierie de pointe. Les opérations scientifiques du télescope sont menées par le Space Telescope Science Institute (STScI) de Baltimore, qui est géré par l'Association des universités pour la recherche en astronomie. Grâce à ses découvertes révolutionnaires, Hubble reste un outil essentiel dans l’exploration de l’univers et a inspiré des générations de scientifiques et de passionnés.
Compilé à partir de /ScitechDaily