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Posté par Adrien le Dimanche 18/09/2016 à 00:00
Un trou noir affamé renvoie une galaxie brillante dans l'ombre
Aidée du Très Grand Télescope de l'ESO, du Télescope Spatial Hubble du consortium NASA/ESA et de l'Observatoire Chandra X-Ray de la NASA, une équipe internationale d'astronomes, comprenant une chercheuse du Laboratoire d'étude du rayonnement et de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de l'espace et...) en astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des...) et atmosphères, est parvenue à résoudre le mystère de l'exceptionnel changement de comportement d'un trou noir supermassif (En astrophysique, un trou noir supermassif est un trou noir dont la masse est d'environ un million à un milliard de masses solaires. C'est le type de trou noir le plus grand, après le -- encore hypothétique -- trou noir primordial, le trou noir...) au coeur d'une galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres...) lointaine. Il semble que le trou noir (Le Trou noir (The Black Hole) est un film de science-fiction réalisé par Gary Nelson, produit par la Walt Disney Pictures et sorti en 1979. L'histoire est...) ait connu des temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) difficiles et ne dispose plus de suffisamment de carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.) pour illuminer son proche environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à...).

De nombreuses galaxies sont dotées d'un noyau extrêmement brillant alimenté par un trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense qu’il empêche toute forme de matière ou de...) supermassif. Ces noyaux transforment les "galaxies actives" en certains des objets les plus brillants de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.). Leur brillance extrême s'expliquerait par la chute de matière chaude à l'intérieur du trou noir, un phénomène baptisé accrétion (L'accrétion désigne en astrophysique, en géologie et en météorologie l'accroissement par apport de matière.). Cet intense rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) varie grandement d'une galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son...) active à l'autre, de sorte que les propriétés de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm...) qu'elles émettent constituent la base de la classification de ces galaxies en différents types (1).


La galaxie active Markarian 1018. Cette image acquise par l'instrument MUSE qui équipe le Très Grand Télescope de l'ESO montre la galaxie active Markarian 1018, dont un trou noir supermassif occupe le centre. Les boucles de faible luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.) qui entourent la galaxie témoignent de sa fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance...) récente avec une autre galaxie.
© ESO/CARS survey.

Diverses observations ont révélé que certaines de ces galaxies changeaient de façon spectaculaire au cours d'une décennie (Une décennie est égale à dix ans. Le terme dérive des mots latins de decem « dix » et annus « année.) à peine - un clin d'oeil à l'échelle de temps astronomique. La galaxie active Markarian 1018, objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par...) de cette nouvelle étude, a ainsi opéré rien moins que deux transformations, la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps....) lui ayant permis de recouvrer son aspect initial en l'espace de cinq ans. Ce cycle complet, par ailleurs observé chez quelques autres galaxies, a pour la première fois fait l'objet d'une étude détaillée.

La découverte de la nature changeante de Markarian 1018 a été permise par le Sondage ( Un sondage peut désigner une technique d'exploration locale d'un milieu particulier. Un sondage peut également être une méthode statistique d'analyse d'une population humaine ou non humaine à partir d'un...) de Référence des AGN Proches (CARS), un projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) alliant l'ESO à diverses autres organisations dont l'objectif consiste à recueillir des informations sur 40 galaxies proches dotées de noyaux actifs. Des observations de routine de Markarian 1018 effectuées grâce à l'instrument MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer) installé sur le Très Grand Télescope de l'ESO ont révélé l'étrange variation de brillance de la galaxie.

L'équipe de chercheurs profita de cette occasion, faisant de l'identification du processus à l'origine de la variation si brutale de luminosité de Markarian 1018 leur priorité première. De nombreux événements astrophysiques auraient pu en être la cause, mais l'équipe a pu éliminer l'ingestion d'une simple étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) par le trou noir (2) et jeté le doute sur la possibilitéde l'obscurcissement généré par un gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à...) environnant (3). La première série d'observations ne permit pas d'identifier le processus véritablement responsable de la chute de luminosité de Markarian 1018.


Le ciel qui entoure la galaxie active Markarian 1018. Sur cette image à grand champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) figure le ciel qui entoure la galaxie active Markarian 1018. Cette image a été constituée à partir de clichés issus du Digitized Sky Survey 2. La galaxie se situe au centre de l'image et les faibles traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de la Commission européenne dans...) de sa récente fusion figurent sous l'aspect de queues et de boucles.
© ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

Les chercheurs ont pu se procurer des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) complémentaires, suite à l'allocation de temps d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique...) auprès du Télescope Spatial Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la Terre toutes...) du consortium NASA/ESA et de l'Observatoire Chandra (Le satellite Chandra est un télescope à rayons X. Il a été lancé en 1999 par la navette spatiale Columbia lors de la mission STS-93.) X-Ray de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation...). L'acquisition (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un bien.) de ces nouvelles données par cette série d'instruments leur a permis de résoudre le mystère - privé de matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base...) d'accrétion, le trou noir s'obscurcissait lentement.

Les processus à l'oeuvre au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier celle des...) des galaxies actives, tel celui conduisant au changement d'apparence de Markarian 1018, continuent à faire l'objet d'études poussées.


Localisation de la galaxie Markarian 1018 dans la constellation de la Baleine (La baleine est un mammifère marin de grande taille classé dans l'ordre des cétacés. Le terme s'applique à plusieurs espèces différentes dans les...). Cette carte reproduit la vaste mais faible constellation de la Baleine (Le Monstre de la Mer). La plupart des étoiles visibles à l'oeil nu y figurent, et la position de la galaxie active Markarian 1018 est entourée d'un cercle (Un cercle est une courbe plane fermée constituée des points situés à égale distance d'un point nommé centre. La valeur de cette distance est appelée...) rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.). Cet objet est trop faiblement lumineux pour pouvoir être facilement observé au moyen de petits télescopes.
© ESO/IAU and Sky & Telescope

Ce travail de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le...) a fait l'objet de deux articles intitulés "Mrk 1018 returns to the shadows after 30 years as a Seyfert 1", et "What is causing Mrk 1018's return to the shadows after 30 years?", à paraître au sein des Lettres de la même revue: Astronomy & Astrophysics.

Notes:

(1) Les galaxies actives les plus brillantes sont des quasars: la luminosité de leur coeur surpasse celle du reste de la galaxie. Les galaxies de Seyfert constituent une autre classe, moins brillante. A l'origine, une méthode basée sur la luminosité et le spectre en émission - soit l'intensité du rayonnement émis à différentes longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle...) - permettait d'effectuer la distinction entre deux types de galaxies de Seyfert, les unes de Type 1, les autres de Type 2. Depuis lors, des classifications supplémentaires de Type 1.9 ont été introduites.

(2) Un effet de marée (La marée est le mouvement montant (flux ou flot) puis descendant (reflux ou jusant) des eaux des mers et des océans causé par l'effet conjugué des forces de gravitation...) de ce type se produit lorsqu'une étoile, située à trop grand proximité d'un trou noir supermassif, se trouve étirée par le champ de gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) extrême. S'ensuit une augmentation conséquente de la luminosité de la région centrale, puis son lent déclin au fil des années. Les variations de luminosité observées à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) de Markarian 1018 n'étaient pas compatibles avec la survenue d'un tel événement.

(3) L'obscurcissement généré par un gaz peut affecter la mesure de luminosité d'une galaxie active ainsi que son spectre - par voie de conséquence, sa classification. En effet, le gaz situé sur la ligne de visée se comporte comme du brouillard (Le brouillard est le phénomène météorologique constitué d’un amas de fines gouttelettes ou de fins cristaux de glace, accompagné de fines particules hygroscopiques...) situé à l'avant des phares d'une voiture.


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