Blazars cosmiques: lorsque la matière approche la vitesse de la lumière
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Selon la théorie de la relativité d'Einstein, aucun objet possédant une masse ne peut être accéléré à la vitesse de la lumière. Arriver même près de la vitesse de la lumière exige des quantités énormes d'énergie.
Les "Blazars" sont des noyaux galactiques actifs, des régions énergiques entourant des trous noirs massifs aux centres des galaxies. La matière entraînée dans le trou noir forme un disque en rotation appelé un disque d'accrétion. De puissants jets de particules chargées sont éjectés à de hautes vitesses le long des pôles des disques d'accrétion. Lorsque ces jets arrivent à être braqués presque vers la Terre, les objets sont appelés blazars.
Les scientifiques ont suivi à la trace les caractéristiques individuelles dans les jets de trois blazars à des distances de la Terre comprises entre 7.3 et 9 milliards d'années-lumière. Une équipe de l'Université de Boston menée par Svetlana Jorstad avait identifié auparavant les trois blazars comme ayant potentiellement des jets à très haute vitesse basées sur des observations de VLBA au milieu des années 1990. Glenn Piner, professeur associé de physique au Whittier College (Whittier, Californiie), et ses collègues ont observé les blazars de nouveau en 2002 et 2003 avec des observations beaucoup plus longues et ont été capable de confirmer les mouvements ultra-rapides dans les faibles jets blazars.
Blazar 0827+243. 8 mois d'observation du VLBA.
La séquence montre le plasma (en bleu) s'éloignant du coeur du blazar (en rouge).
CREDIT: Piner et al., NRAO/AUI/NSF
Leurs mesures ont montré que les caractéristiques dans les jets blazars se déplaçaient à des vitesses apparentes plus de 25 fois plus grandes que celle de la lumière. Ce phénomène, appelé mouvement "superluminal", n'est pas réel, mais est plutôt une illusion causée par le fait que la matière dans le jet se déplace à une vitesse approchant celle de la lumière presque en direction de l'observateur. Parce que les caractéristiques des jets se déplacent en direction de la Terre à pratiquement la même vitesse que les ondes hertziennes qu'elles émettent, elles peuvent sembler se déplacer à travers le ciel à des vitesses plus rapides que la vitesse de la lumière. Les scientifiques peuvent corriger cet effet géométrique pour calculer une limite inférieure à la vraie vitesse des caractéristiques.
"Nous voyons typiquement des vitesses apparentes dans les jets blazars qui sont d'environ cinq fois la vitesse de la lumière et cela correspond à une vraie vitesse de plus de 98 pour cent de la vitesse de la lumière," selon Piner.
"Maintenant, basé sur la confirmation indépendante par deux groupes d'astronomes, nous voyons ces trois blazars avec des vitesses apparentes plus grandes de 25 fois celle de la lumière," ajoute Piner. Cette vitesse apparente, selon les scientifiques, correspond à une vraie vitesse de plus de 99.9 pour cent de la vitesse de la lumière, laquelle est de 299.800 kilomètres par seconde.
En se basant sur d'autres propriétés des blazars, les scientifiques croient que leur interprétation des données est précise et qu'ils ont mesuré les vitesses extrêmement rapides dans les trois jets blazars.
Cependant, "nous devons être quelque peu prudents dans l'interprétation de ces résultats, parce qu'il est possible que les mouvements observés représentent le mouvement de perturbations se propageant dans le plasma plutôt que le plasma lui-même, de la même manière qu'une vague peut se déplacer à la surface de l'océan sans physiquement transporter l'eau" commente Piner.