NANOGrav (North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves) a pour objectif de détecter des ondes gravitationnelles de basse fréquence, comme celles qui sont émises par les trous noirs supermassifs, grâce à la mesure précise des variations des temps d’arrivée des pulses d’un réseau de pulsars. C’est une collaboration qui a été fondée en octobre 2007 et compte aujourd'hui plus de 170 membres répartis dans plus de 70 institutions. Ils annoncent aujourd’hui les résultats obtenus durant les quinze années écoulées : le fond diffus d'ondes gravitationnelles est détecté ! La découverte fait l'objet de quatre articles parus dans The Astrophysical Journal Letters.
Il existe au coeur des étoiles une réaction nucléaire qui est essentielle pour comprendre l'origine et l'abondance des éléments plus lourds que le fer. Il s'agit de la réaction 13C(α,n)16O qui produit un noyau d'oxygène-16 et un neutron à partir d'un noyau de carbone-13 et d'un noyau d'hélium. Jusqu'à aujourd'hui, la probabilité de cette réaction était très mal connue, mais des chercheurs chinois ont réussi à mesurer cette très faible section efficace grâce à leur accélérateur de particules enfoui dans le laboratoire souterrain de Jinping. Ils publient leurs résultats dans Physical Review Letters.
Pour la première fois, les mouvements de l’enveloppe gazeuse d’une étoile autre que le Soleil ont pu être observés et mesurés. Il s’agit bien évidemment d’une étoile supergéante relativement proche, l’une des plus célèbres supergéantes rouges de notre ciel : Antarès. Ces observations permettent de mieux comprendre les mécanismes qui sont à l’origine de la perte de masse de ces étoiles énormes.
Ça Se Passe Là-Haut se met en sommeil pour une durée indéterminée. Durant cette éclipse, ne perdez pas vos habitudes, plongez-vous dans nos 959 billets et 602 émissions couvrant tous les univers que nous abordons ici depuis de nombreuses années:
Ce blog s’est nourri quotidiennement des questions les plus brûlantes en astrophysique: phénomènes étonnants, incompris, impossibles a priori, avant que des solutions ne soient trouvées. Bouffées de rayons gamma, supernovas atypiques, alignements de quasars, et aujourd’hui bouffées d’ondes radio ultra-courtes… La recherche en train de se faire et dans tous ces états, vous y reviendrez aussi souvent que nécessaire.
Restez bien les yeux vers le ciel et les pieds sur Terre, qui restera notre seule et unique planète avec ou sans Donald Trump...
Alors que l’on devrait théoriquement les détecter, les neutrons très énergétiques du rayonnement cosmique, issus de sources galactiques, sont toujours aux abonnés absents. L’expérience IceTop située en Antarctique n’en détecte aucun, comme d’autres expériences avant elle.
« Notre galaxie doit pulluler de civilisations, alors où sont-elles ? ». C’est en ces termes que le grand physicien Enrico Fermi (prix Nobel 1938) a énoncé en 1950 ce qui restera comme le « paradoxe de Fermi », disant que nous aurions déjà dû avoir la visite ou au moins le contact de civilisations extraterrestres d'après leur nombre calculé.
Maintenant que nous en savons un peu plus sur les chiffres que l’on peut utiliser pour essayer de quantifier le nombre de civilisations intelligentes dans notre Galaxie, il est intéressant de voir si le paradoxe de Fermi est véritablement un paradoxe. Une telle analyse statistique des éléments de base du « paradoxe de Fermi » a été menée dans ce but par une petite équipe de l’Université de Cornell aux Etats-Unis et a été présentée en juin dernier lors de la réunion bi-annuelle de l’American Astronomical Society. Elle montre que le paradoxe n’a rien de paradoxal…
Vous vous souvenez certainement de la défaillance en avril dernier du télescope spatial japonais Hitomi dans lequel la communauté scientifique mettait de grands espoirs. Et bien, avant sa perte définitive, Hitomi a quand même eu le temps de produire, durant trois petites semaines, des données d’observation qui se révèlent excellentes et très riches d'enseignements.
Si je vous dis CR7, vous penserez sans doute à ce joueur star qui n'a pour seul horizon que les filets d'une cage de foot, mais CR7, c'est aussi (et surtout!) un objet astrophysique hors du commun, peut-être le premier spécimen de trou noir supermassif d'une nouvelle espèce.
Depuis deux décennies, les exoplanètes de type Jupiters chauds posent de sérieuses questions aux astronomes : comment se fait-il qu'elles se trouvent sur des orbites 100 fois plus proches de leur étoile que ne l'est notre Jupiter du Soleil ? Une clé à cette énigme vient d'être trouvée cette semaine.
Des astronomes viennent d'observer la présence d'oxygène ionisé dans une galaxie primordiale, quand l'Univers n'avait que 700 millions d'années. C'est l'oxygène le plus ancien qu'on ait jamais détecté.
Ce n'est pas un avion comme les autres qui vient de se poser sur l'aéroport de Christchurch dans le sud de la Nouvelle-Zélande, c'est un véritable observatoire astronomique volant...
Six mois après le lancement de Lisa Pathfinder au début décembre 2015, ses premiers résultats sont aujourd’hui publiés dans Physical Review Letters, et ils sont plus qu’encourageants pour le futur de l’astronomie gravitationnelle, ils dépassent les espérances.
Les galaxies semblent expulser de grandes quantités d'éléments lourds vers les confins de leur halo, jusqu'à un million d'années-lumière de leur centre, alors que l'on pensait jusque là qu'elles conservaient efficacement ces atomes pour former de nouvelles générations d'étoiles et les planètes qui vont avec...
Illustration de l'objet 29323 (encadrés : en haut : image en rayons X par Chandra, en bas : en visible par Hubble)
(NASA/CXC/Scuola Normale Superiore/STScl/CXC-M.Weiss)
Nous en avons déjà longuement parlé ici, l'origine des trous noirs supermassifs est une énigme. Deux théories s'affrontent : soit ces trous noirs de plusieurs millions ou milliards de masses solaires sont nés à partir de trous noirs stellaires de quelques centaines de masses solaires qui ont ensuite grossi extrêmement vite par accrétion de matière et par fusions successives avec d'autres trous noirs, soit ces premiers trous noirs supermassifs sont nés déjà très gros, de 10 000 à 100 000 masses solaires, par effondrement gravitationnel de nuages de gaz et ont continué à grossir à une vitesse normale.
Cartographie de température de J1433, les températures
froides sont représentées par les couleurs sombres
(J. Hernandez Santisteban)
Le rayonnement reçu d’une étoile proche joue un rôle crucial sur la structure atmosphérique d’une planète. Mais qu’en est-il lorsqu’il s’agit d’une autre étoile formant avec elle un système binaire ? Une équipe d’astronomes montre pour la première fois qu’il est possible d’observer des différences entre la face éclairée et la face cachée d’une étoile naine brune en couple avec une étoile naine blanche.
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.
La bouffée de rayonnement de PKS B1424-418 observée par TANAMI entre septembre 2012 et mars 2013 (TANAMI).
Des astrophysiciens viennent de mettre en évidence un lien probable entre la détection d'un neutrino ultra-énergétique et l'éruption de rayonnement d'un trou noir supermassif situé à 10 milliards d'années-lumière.
Une étude à l’aide d’un des radiotélescopes les plus puissants a permis à des chercheurs sud-africains de mettre en évidence l’existence de plus d’une dizaine de trous noirs supermassifs, sur les 65 qu’ils suivaient, qui sont orientés dans la même direction. Une observation tout à fait surprenante.
Ce sont les directions des jets de plasma des galaxies actives que Russ Taylor (Université du Cap) et son doctorant ont observées dans une région du ciel de 1°x1° appelée ELAIS-N1 durant 3 ans à la fréquence de 612 MHz à l’aide du Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) situé en Inde. Les jets de plasma et de rayonnement sont émis par les trous noirs supermassifs des galaxies actives lorsqu’ils accrètent de la matière. Ces jets sont produits par les forces magnétiques gigantesques qui apparaissent suite au mouvement de rotation très rapide autour du trou de la matière chargée électriquement (du gaz ionisé proche de la vitesse de lumière). La direction du champ magnétique induit se trouve orthogonale au plan du disque d’accrétion, exactement dans l’axe de rotation du trou noir. Les jets de particules aux deux pôles du trou noir sont alors formés de particules dont la trajectoire s’enroule autour des lignes de champ magnétique.
Alignement des jets de trous noirs supermassifs dans la zone ELAIS-N1 (Russ Taylor)
La direction des jets de plasma des trous noirs qui sont observables en radio indiquent donc l’axe de rotation du disque d’accrétion, qui est le même que l’axe de rotation du trou noir.
Russ Taylor et Preshanth Jagannathan ont découvert par hasard cet alignement inattendu. Les chercheurs voulaient simplement observer les sources radio les plus faibles de l’Univers en testant ce qui serait accessible avec les meilleurs radiotélescopes, comme les futurs MeerKAT ou Square Kilometer Array (SKA). Dans l’image qu’ils ont produite avec GMRT, ils identifient 65 radiogalaxies par leur jet caractéristique, mais treize d’entre eux apparaissent clairement alignés avec moins de 10° d’écart angulaire. Les astrophysiciens ont alors examiné la possibilité que cet alignement soit dû au hasard et ils trouvent que la probabilité qu’un tel alignement apparaisse naturellement avec une distribution aléatoire de l’orientation des galaxies, vaut 0,1%...
Ce qui est surprenant dans l'observation de cette douzaine de trous noirs supermassifs tournant tous dans la même direction, c’est qu’ils sont très éloignés les uns des autres. Les galaxies qui les abritent n’appartiennent même pas aux mêmes amas de galaxies. Ils sont séparés par une distance de l’ordre de 100 Mpc (environ 300 millions d’années-lumière).
Russ Taylor estime que puisque ces trous noirs (ou leur galaxie hôte respective) n’ont eu aucun moyen d’échanger de l’information ou de s’influencer directement les un(e)s les autres sur de si vastes échelles, cet alignement de leur rotation a dû avoir pris forme lors de la formation des galaxies dans l’Univers très jeune. Cette hypothèse implique qu’il y a aurait eu une sorte de rotation dans la structure de ce volume d’espace qui se serait formé à partir des fluctuations de densité primordiales à l’origine des grandes structures galactiques de l’Univers (superamas de galaxies).
Des observations antérieures avaient déjà montré des indices d’orientation privilégiée de quasars et donc d’une violation de l’isotropie cosmique. Ces nouvelles observations sous forme d’images en ondes radio viennent les renforcer en offrant pour la première fois la possibilité de révéler de tels alignements sur des très grandes échelles de distance avec une faible incertitude.
Comme de tels alignements d’axes de rotation ne sont pas prédits par les théories classiques, le phénomène va devoir être étudié de plus près, à la fois par de nouvelles observations plus précises mais aussi par la théorie qui devrait prendre en compte un tel effet si il se confirme. Du côté observationnel, les astrophysiciens comptent désormais beaucoup (et toujours plus) sur les futurs grands réseaux de radiotélescopes que seront le SKA et ses précurseurs, le sud-africain MeerKAT et l’Australien SKA Pathfinder. Du côté théorique, la porte est grande ouverte. Produire une rotation d’ensemble d’une étendue de gaz dans l’Univers primordial n’est pas facile à produire sans physique un peu nouvelle, voire très exotique. Des spécialistes de la simulation de l’évolution des grandes structures cosmiques sont sans doute déjà en train d’écrire des nouvelles lignes de code.
On commence à peine à comprendre comment les fluctuations primordiales de densité ont pu évoluer dans l’Univers pour mener aux grandes structures galactiques que nous découvrons tous les jours. Il va falloir continuer…
Source :
Alignments of radio galaxies in deep radio imaging of ELAIS N1
R. Taylor and P. Jagannathan
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (June 11, 2016) 459 (1): L36-L40.
La détection de quasars très lumineux ayant un décalage spectral z supérieur à 6 suggère que des trous noirs supermassifs de plus de 10 milliards de masses solaires étaient déjà présents à une époque reculée il y a 13 milliards d'années. Deux possibles descendants - désormais inactifs - de ces trous noirs supermassifs sont observés aujourd'hui dans les galaxies NGC 3842 et NGC 4889, des galaxies situées au centre des amas de galaxies du Lion et de Coma respectivement. Ces deux amas de galaxies forment en outre la région centrale du "grand mur", la plus grande structure galactique dans notre univers proche. De tels trous noirs supermassifs ne sont pas trouvés à l’extérieur de tels amas très riches en galaxies. Mais un intrus de 17 milliards de masses solaires vient d'être mis en évidence, contre toute attente, au sein d'une galaxie très isolée...
NGC 1600 (au centre) avec un zoom sur sa partie centrale où se trouve
un trou noir supermassif de 17 milliards de masses solaires
(NASA, ESA, Digital Sky Survey 2)
La galaxie en question est une grosse galaxie elliptique nommée NGC 1600, qui se trouve non loin du centre d'un petit groupe de galaxies, située à 64 mégaparsecs de la Terre (209 millions d'années-lumière). L'équipe d'astronomes menée par Jens Thomas du Max Planck-Institute for Extraterrestrial Physics, à Garching publie sa découverte dans Nature cette semaine. Ils ont établi la masse du trou noir central de NGC 1600, non pas en l'observant directement mais en observant les vitesses des étoiles à proximité du centre de cette galaxie. Ils en déduisent une masse de 17 milliards de masses solaires, ce qui en fait le deuxième trou noir le plus massif connu à ce jour (le premier ayant une masse de 21 milliards de masses solaires). Ils ont utilisé pour cela à la fois le télescope spatial Hubble et le télescope hawaïen Gemini North de 8 m et son spectrographe GMOS (Multi-Object Spectrograph). L'étude de Thomas et ses collaborateurs internationaux est issue du programme de relevé MASSIVE, qui vise à étudier les galaxies les plus massives et les trous noirs supermassifs dans l'univers proche.
La surprise vient de l'endroit où est trouvé ce monstre noir. La galaxie NGC 1600 se trouve assez esseulée, pas du tout au centre d'un vaste superamas de galaxies où l'on s'attendrait à trouver ce genre de trou noir supermassif. Le recordman de 21 milliards de masses solaire se trouve par exemple au centre d'une grosse galaxie au cœur de l'amas de Coma qui contient plus de 1000 galaxies. A contrario, NGC 1600 se trouve dans un petit groupe d'une vingtaine de galaxies.
Or il se trouve que les petits groupes de galaxies comme celui de NGC 1600 sont au moins 50 fois plus abondants que les très vastes amas comme l'amas de Coma. La question que se posent donc les chercheurs est : "Est-ce que l'on vient de trouver le sommet d'un l'iceberg ?", les trous noirs supermassifs extrêmes sont-ils beaucoup plus communs que ce que l'on pense ?
L'environnement galactique de NGC 1600 (à gauche) comparé à
celui de NGC 4889 (à droite) (Nature)
Une autre étrangeté avec ce trou noir de NGC 1600, c'est que sa masse ne correspond pas avec la masse de la galaxie hôte. Les modèles indiquent qu'il existe une corrélation entre la masse du bulbe de la galaxie et la masse de son trou noir. Plus la masse du bulbe galactique (la partie centrale de la galaxie riche en étoiles) est grande, et plus celle du trou noir est importante. Ici, la masse estimée de NGC 1600 (830 milliards de masses solaires en étoiles et 150 000 milliards de masses solaires pour le halo) dit que le trou noir devrait être 10 fois moins massif que la valeur trouvée. La relation établie ne semble plus fonctionner pour les trous noirs supermassifs les plus imposants.
Une hypothèse évoquée pour expliquer ce trou noir monstrueux est qu'il aurait pu être la conséquence de la fusion de deux trous noirs plus petits dans un lointain passé quand les interactions de galaxies étaient plus nombreuses qu'aujourd'hui. Le trou noir résultant aurait par la suite absorbé de grandes quantités de gaz de la galaxie nouvellement formée. Ce phénomène pourrait également expliquer pourquoi NGC 1600 se trouve dans un si petit groupe de galaxies en étant de loin la plus lumineuse de toutes ses voisines d'après les chercheurs.
NGC 1600 devait à cette époque suivant tout juste la fusion être un quasar brillant, son trou noir accrétant d'énormes quantités de gaz en le faisant rayonner par échauffement. Mais aujourd'hui, il ne se passe plus rien autour de ce géant; il a fait le vide autour de lui au centre de la galaxie et on ne peut le mettre en évidence qu'à partir des effets gravitationnels qu'il produit sur les étoiles les plus proches de son horizon, jusqu'à 3000 années-lumière de distance.
Ce qu'observent en outre les astrophysiciens, c'est une zone dépeuplée d'étoiles autour du trou noir, comme si ce dernier ou l'interaction passée de deux trous noirs en avaient éjecté un nombre important par effets gravitationnels. Thomas et ses collaborateurs estiment la masse d'étoiles ainsi éjectées du centre de la galaxie elliptique à près de 40 milliards de masses solaires, soit l'équivalent de toutes les étoiles formant le disque de la Voie Lactée...
Les prochains résultats du programme MASSIVE révéleront peut-être si NGC 1600 est le sommet d'un vaste l'iceberg ou juste un cas très particulier.
Source :
A 17-billion-solar-mass black hole in a group galaxy with a diffuse core
