lundi 19 février 2018

Un tore de gaz et de poussière en rotation observé autour du trou noir de M77


Comme nous allons beaucoup parler de trous noirs supermassifs cette année, autant commencer au plus tôt... Pour faire suite à notre précédent billet déjà dédié à ces objets extrêmes, voici donc une toute nouvelle observation, effectuée avec ALMA cette fois-ci, et qui offre pour la première fois une vision du tore de gaz qui tourne autour du trou noir actif de la grosse galaxie M77 (NGC 1068). La rotation d'un tel tore est mesurée pour la première fois. 




Masatoshi Imanishi (National Astronomical Observatory of Japan) et ses collègues japonais ont exploité les performances inégalées du réseau de radiotélescopes ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), à la fois en résolution angulaire et en analyse spectrale pour imager la région entourant le trou noir supermassif de NGC 1068 dans les longueurs d'onde de deux molécules : le HCN et le HCO+.  NGC 1068 est une galaxie spirale barré à noyau actif, ce qui signifie que son trou noir accrete du gaz qui du coup rayonne. Située à une distance d'environ 47 millions d'années-lumière, c'est l'une des galaxies à noyau actif les plus proches. Elle est donc un laboratoire naturellement intéressant pour les astrophysiciens qui s'intéressent à la physique des trous noirs supermassifs et à la relation qu'ils entretiennent avec leur galaxie hôte.

L'équipe japonaise a réussi à mettre en évidence une structure gazeuse pas plus grande que 20 années-lumière (rappelons-le, à une distance de près de 50 millions d'années-lumière!). Et cette structure gazeuse montre un spectre décalé vers le bleu d'un côté et décalé vers le rouge de l'autre, signant sa rotation (vitesse et sens). La modélisation de ces signaux indique qu'il s'agit d'un disque épais de gaz et de poussière en rotation rapide, un tore, dont la présence autour d'un trou noir supermassif est attendue d'après le modèle unifié des noyaux actifs de galaxies. De tels tores avaient déjà été observés, mais à plus faible résolution, et leur rotation n'avait encore jamais pu être mesurée.

Les astrophysiciens ont eu la bonne idée de chercher les raies d'émission de molécules présentes surtout dans les milieux denses comme ces tores de gaz, alors que la molécule CO classiquement observée par ALMA est ici moins utile.
Des observations antérieures de la région centrale de NGC 1068 avaient indiqué la présence d'une structure gazeuse et poussiéreuse allongée dans la direction Est-Ouest. Et les données de vitesse issues des décalages spectraux correspondent tout à fait avec cette orientation. Mais les chercheurs japonais, qui publient leur observation dans The Astrophysical Journal Letters, montrent que le tore n'est pas parfait. Il possède en effet une asymétrie : la mesure de la rotation indique la présence d'une composante non liée au champ gravitationnel du trou noir central, avec des vitesses très dispersées dans la partie Ouest. En outre la rotation du tore apparaît être en rotation inverse par rapport au gaz de la galaxie. Ces curiosités sont interprétées par Masatoshi Imanishi et son équipe comme le signe d'un passé mouvementé de M77  avec par exemple la fusion avec une petite galaxie...



Source

ALMA Reveals an Inhomogeneous Compact Rotating Dense Molecular Torus at the NGC 1068 Nucleus. 
Masatoshi Imanishi et al.
The Astrophysical Journal Letters 853, L25 ()


Ilustrations

1) La galaxie NGC 1068 (ou M77), imagée par Hubble et par ALMA (encart), en rouge les émissions du HCO+ et en vert les émissions de HCN (ALMA / ESO / NAOJ / NRAO / Imanishi et al / NASA / ESA / Hubble / A. van der Hoeven)

2) Zoom sur la structure gazeuse en forme de tore et décalges spectraux obtenus avec ALMA, en rouge : éloignement, en bleu : rapprochement (ALMA / ESO / NAOJ / NRAO / Imanishi et al.)

3) Vue d'artiste de ce à quoi devrait ressembler le tore de gaz et de poussière dense entourant un trou noir supermassif (au centre) (ALMA / ESO / NAOJ / NRAO.)

3 commentaires :

sixenligne atmo a dit…

Bonjour,

A propos de TN, a-t-on des nouvelles de la collaboration Event Horizon Telescope?
Quand peut-on espérer "voir" Sagitarius A*?

Bonne continuation

Dr Eric SIMON a dit…

Les dernières données, celles venant du South Pole Telescope ont été récupérées le 13 décembre, elles sont indispensables pour reconstruire les images. Toutes les données sont actuellement en train d'être traitées au MIT. J'ai demandé récemment à l'EHT si ils pouvaient fournir une date approxmative pour l'annonce, mais je n'ai pas eu de réponse. Le dernier update officiel date du 15 décembre, il disait qu'une fois les disques durs arrivés, il avaient besoin de 3 semaines pour comparer les données des différents observatoires et que seulement ensuite, l'analyse des données pourrait commencer... A priori, ils devraient aller assez vite car tout était prêt pour l'analyse, des jeux de données simulées ayant été utilisés jusque là. J'ai entendu dire que ça pourrait venir au printemps... encore quelques semaines de patience (dans l'azur)! Voir ici : http://eventhorizontelescope.org/blog/eht-status-update-december-15-2017

sixenligne atmo a dit…

Merci pour ces infos, ce projet d'un "téléscope" de la taille de la Terre est tout simplement génial, je suis impatient de voir les résultats.