jeudi 5 mai 2016

Mesure de la masse d'un trou noir supermassif avec une très grande précision

Image composite de NGC 1332 et sa partie centrale
A. Barth (UCI), ALMA (NRAO/ESO/NAOJ);
NASA/ESA Hubble; Carnegie-Irvine Galaxy Survey.
C'est en utilisant le réseau de radiotélescopes ALMA (Atacama Large Millimeter-Submillimeter Array) qu'une équipe d'astrophysiciens vient de mesurer la masse d'un trou noir supermassif avec la meilleure précision jamais atteinte.




Ce trou noir supermassif se trouve au cœur de la galaxie NGC 1332, une grosse galaxie elliptique située à 73 millions d'années-lumière. Pour déduire la masse du trou noir, les chercheurs ont mesuré la vitesse du gaz qui tourne à grande vitesse autour dudit trou noir. C'est un disque de gaz froid qui est en rotation autour du centre de la galaxie NGC 1332 et donc de son trou noir supermassif. Aaron Barth (Université de Californie à Irvine) et ses collègues ont mesuré avec ALMA une composante de ce disque de gaz, du monoxyde de carbone. ALMA offre l'avantage considérable par rapport à d'autres instruments d'observation qu'il permet d'obtenir une résolution spatiale excellente, de quelques fractions d'arcsecondes, ce qui permet aux astrophysiciens de ne regarder que la zone très proche du trou noir, là où son influence gravitationnelle est la plus forte, et ils peuvent ainsi en déduire sa masse avec une très grande précision. 

Avec une résolution record de 0,044 arcsecondes, les détails du disque de gaz imagé atteignent 16 années-lumière, pour une distance du trou noir inférieure à 80 années-lumière. Près du centre du disque, la vitesse du gaz mesurée par ALMA est de l'ordre de 500 km/s.

Venons-en au chiffre de la masse du trou noir : alors qu'elle avait été estimée dans le passé avec une grande incertitude entre 500 millions et 1,5 milliards de masses solaires, Barth et son équipe déduisent ici de leurs observations qu'elle vaut très exactement 662 +- 65 millions de masses solaires.
Même si il est déjà très massif (rappelons que le trou noir supermassif de notre galaxie est 150 fois moins massif), le trou noir de NGC 1332 ne fait que 1% de la masse de toutes les étoiles de cette galaxie.

Cette observation est la première démonstration des capacités de ALMA a "aller" (c'est à dire obtenir des images résolues) aussi près d'un trou noir supermassif, jusqu'à l'intérieur de sa sphère d'influence gravitationnelle. Le mouvement du gaz observé montre en outre une forme presque parfaitement circulaire autour du trou noir.
L'un des éléments qui ne permettait pas d'obtenir une valeur précise de la masse dans les observations antérieures, c'est qu'elles étaient effectuées non pas sur du gaz froid comme ici avec ALMA, mais sur du gaz chaud ionisé orbitant dans la zone centrale de la galaxie. Or les disques de gaz chaud ont tendance à être beaucoup plus turbulents que les disques froids, conduisant alors à une précision bien moindre sur la masse du trou noir.

La technique utilisée par Aaron Barth et son équipe va pouvoir maintenant être appliquée à de nombreuses autres galaxies, et surtout à leurs trous noirs respectifs.

Source :

Measurement of the black hole mass in NGC 1332 from ALMA observations at 0.044 arcsecond resolution
A. Barth et al., 
Astrophysical Journal Letters Volume 822, Number 2 (2016)

2 commentaires :

sylver-john Imhoff a dit…

" est 150 fois mois massif ":)

Dr Eric SIMON a dit…

Merci d'avoir vu cette coquille c'est corrigé!