Note : toutes les miniatures sont dotées d’un lien conduisant vers la page du site de l’APOD qui contient les textes anglais et les photographies originales. Les textes sont quelquefois une adaptation des textes de l’APOD et ne sont donc pas une traduction fidèle. J’ai souvent ajouté mes propres commentaires, ou encore fait un résumé rapide. J’ai aussi modifié la plupart des hyperliens vers des pages françaises. Les photos les plus récentes
apparaissent en haut de la page.
LES TROUS NOIRS SUPERMASSIFS
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La
brillante galaxie elliptique Messier 87 (M87)
abrite un trou
noir supermassif dont les effets ont été captés par le
Event Horizon Telescope
(EHT)
sur la toute première image de l'environnement d'un trou noir. Sur
cette
image captée dans le domaine de l'infrarouge par le
télescope spatial Spitzer, on voit la galaxie géante de
l'amas de la
Vierge distante d'environ 55 millions d’années-lumière dans des teintes
de bleu. Même si M87 ressemble sur les images en lumière visible à un nuage
presque sans structures distinctes, l'image de Spitzer révèle des jets de
matière se déplaçant à des
vitesses
relativistes depuis la région centrale de la galaxie. Imagés dans
l'encadré du haut à droite, ces jets s'étendent sur des milliers
d’années-lumière. Le jet
le plus brillant à droite est dans un alignement près de notre ligne de
visée. En direction opposée, l'onde de choc du jet qui s'éloigne de nous et
qui nous serait autrement invisible fait briller légèrement la matière
environnante. L'encadré du bas à droite nous montre
l'image historique de
l'ombre du trou noir qui est au centre de M87. Le trou noir supermassif
n'est pas du tout visible sur l'image de Spitzer, mais on sait que la
matière qu'il ingurgite est à l'origine de ces
jets de matière
relativiste visible
au centre de
M87. (Image Credit: NASA, JPL-Caltech, Event
Horizon Telescope Collaboration) |
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Que se
passe-t-il lorsqu'un trou noir dévore une étoile? Plusieurs détails
demeurent inconnus, mais de récentes observations nous fournissent de
nouveaux indices. En 2014, une
puissante explosion a été captée par les télescopes terrestres robotisés
du projet
ASAS-SN (All
Sky Automated Survey for SuperNovae). L'explosion a ensuite été suivie
par divers instruments, dont le
satellite
Swift de la
NASA.
Un modèle numérique des émissions de l'explosion concorde avec ce qui se
produirait lors de la destruction d'une étoile par un
trou noir supermassif.
Les résultats d'une telle collision sont illustrés sur
ce
dessin artistique. Le
trou noir y est représenté par le petit point noir au centre du vortex.
Pendant que la matière chute vers le gouffre, elle entre en collision avec
la matière déjà présente et elle se chauffe. Le
disque d'accrétion
autour du trou noir est formé de la matière qui était jadis une étoile. Le
trou noir ne peut tout avaler et le surplus de matière est émis sous forme
d'un puissant jet
perpendiculaire à l'axe
de rotation du trou noir. ( Illustration Credit: NASA, Swift, Aurore
Simonnet (Sonoma
State U.)) |
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Qu’arrive-t-il au grand trou noir au centre de notre
galaxie ? Il aspire la matière d’un disque tourbillonnant, un disque
magnétisé, c’est maintenant confirmé. Plus précisément, on a récemment
observé que le disque d'accrétion du trou noir émettait de la lumière
polarisée, un rayonnement fréquemment associé à une source magnétisée. Sur
la photo, un gros plan de Sgr A*,
le trou noir central de
notre Galaxie, pris par
les radiotélescopes du
monde entier participant à la collaboration
Event
Horizon Telescope (EHT). Les lignes courbes illustratives superposées
indiquent une lumière polarisée probablement émise par un gaz magnétisé
tourbillonnant qui tombera bientôt dans le trou noir central de plus de 4
millions de masse solaire. La partie centrale de cette image est
probablement sombre car peu de gaz émetteur de lumière est visible entre
nous et l’horizon sombre des événements du trou noir. La surveillance
continue par l'EHT de ce trou noir central et de M87 pourrait fournir de
nouveaux indices sur la gravité des trous noirs et sur la façon dont la
matière qui s'y infiltre crée des disques et des jets.
(Image Credit: EHT
Collaboration) |
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Abell 2744 est un amas massif de galaxies
dominé par la matière
noire. Aussi appelé
l’amas de Pandore, il est à environ 3,5 milliards d’années-lumière de
nous en direction de la constellation du Sculpteur. La masse énorme de
l’amas agit comme une lentille gravitationnelle, elle déforme l’espace-temps
et elle permet de grossir davantage l’image des objets qui se situent bien
au-delà. Grâce à ce phénomène, les astronomes ont découvert UHZ1, une
galaxie dont le
décalage vers
le rouge vaut 10,1. Ce
décalage correspond à une distance de 13,2 milliards d’années-lumière. La
lumière de cette galaxie a été émise vers nous alors que l’univers n’avait
que 3 % de son âge actuel.
UZH1 est identifié dans les encadrés de l’image qui réunit des données
dans le domaine des rayons X captées par l’observatoire spatial Chandra et
dans l’infrarouge captées par le télescope spatial James Webb. Les émissions
X captées par Chandra sont la signature révélatrice du trou noir croissant
au cœur de cette galaxie ultra lointaine. Ce trou noir est le plus lointain
détecté à ce jour dans les rayons X, un résultat qui nous donne des
indications sur le comment et le moment
de la formation des premiers
trous noirs supermassifs..
(Image Credit: X-ray: NASA/CXC/SAO/Ákos
Bogdán; Infrared: NASA/ESA/CSA/STScI;) |
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Cette image composite montre l’émission rayon X (en
bleu) et en ondes radio (en rose) provenant de deux
trous noirs supermassifs qui sont en orbite l’un autour de l’autre. La
galaxie active 3C 75 où résident ces trous noirs est en fait constituée
de deux galaxies qui sont en train de fusionner. L’ensemble est situé dans
l’amas galactique Abell 400, à quelque 300 millions d’années-lumière de la
Terre. Les deux trous noirs ne sont séparés que par une distance de 25 000
années-lumière et ils se déplacent dans un environnement constitué de gaz
très chaud portés à des températures de plusieurs millions de degrés. La
trace lumineuse laissée par leur déplacement a permis d’analyser leur
trajectoire, c’est ainsi que l’on a pu conclure qu’ils étaient en orbitent
l’un autour de l’autre à des vitesses pouvant atteindre 1200 km par seconde.
Des fusions galactiques aussi spectaculaires devaient se produire assez
souvent dans les amas galactiques les plus denses de l’Univers lointain, à
une époque où la densité de galaxies était beaucoup plus élevée (voir
cosmologie,
expansion de l’Univers). (Credit: X-Ray:
NASA /
CXC /
D.Hudson, T.Reiprich et al.
(AIfA); Radio:
NRAO / VLA/
NRL) |
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Il y a un
trou noir (supermassif)
au centre de la Voie lactée. On a observé des étoiles qui orbitent autour
d’un objet
massif et compact que l’on a nommé Sagittarius A* (Sgr A*). L’image
radio en médaillon est cependant la première preuve directe de l’existence
de ce trou noir central.
Cette image provient des données captées par le réseau de
radiotélescopes terrestre de
l’Event
Horizon Telescope (EHT). Effet prédit par la théorie de la relativité
générale d’Einstein, la forte gravité du trou noir de quatre millions de
masses solaires courbe la lumière et crée une région centrale ombragée
entourée d’un anneau brillant. Les observations réalisées par des télescopes
spatiaux et terrestres ont créé des
images plus
grandes nous
permettant de situer l’image du trou noir de l’image radio de l’EHT.
Cette image du
centre de la
Voie lactée
a été réalisée en utilisant les données en rayon X provenant du
satellite Chandra et des données en infrarouge captées par le télescope
spatial Hubble. L'image principale fait environ sept années-lumière de côté,
alors que l’image d’EHT montre une région de seulement 10 minutes-lumière du
centre galactique qui est à quelque 27 000 années-lumière de la
Terre. (Image Credit: X-ray - NASA/CXC/SAO,
IR - NASA/HST/STScI; Inset: Radio - Event
Horizon Telescope Collaboration) |
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À quoi ressemble un trou noir? Pour le savoir, des
astronomes ont utilisé des
radiotélescopes
de
partout autour de la Terre pour réaliser des observations coordonnées du
plus vaste
horizon d’un trou que l’on connait dans le ciel. Seul, un trou noir
n’est que noir et rien ne peut s’en échapper. Mais, on sait que beaucoup de
ces monstres attracteurs sont entourés par des gaz incandescents. La
première image de la zone lumineuse autour d’un trou noir a été rendue
publique hier. Le trou noir en question est celui qui est au centre la
galaxie M87.
L’étendue de
son horizon est plus petite que ce à quoi on s’attendait. La région
centrale de
cette image n’est pas l’horizon du trou noir, mais c’est plutôt
son
ombre, c'est-à-dire la région centrale des gaz lumineux assombrie par la
gravité du
trou noir supermassif de M87.
La taille et la forme de l’ombre d’un trou noir sont déterminées par le gaz
brillant près de son
horizon, par les fortes déviations causées par l’effet de
lentille
gravitationnelle et par la rotation du trou noir. En résolvant l’ombre
du trou noir de M87 l’équipe de l’Event
Horizon Telescope (EHT)
a fourni une preuve additionnelle que la
théorie de la
gravité d’Einstein est valide même dans les régions extrêmes. Ces
travaux ont aussi permis de déterminer la masse du trou noir supermassif de
M87, environ 6 milliards de masses solaires. Le projet EHT n’est pas
terminé, car des observations futures tenteront d’obtenir une résolution
supérieure de l’ombre d’un trou noir de même qu’un suivi amélioré de la
variabilité et de l’exploration du voisinage immédiat du
trou noir qui se
trouve au centre de
notre galaxie, la
Voie lactée. (Image Credit: Event
Horizon Telescope Collaboration) |
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Comment nommeriez-vous un puzzle cosmique que personne
ne s’attendait à observer? Celui-ci a été baptisé " cercle radio étrange "
ou « odd radio
circles » (ORC) en anglais. Les cinq premiers objets de ce genre ont été
détectés
tout à fait par hasard en 2019 grâce au nouveau réseau de
radiotélescopes
SKA Pathfinder (ASKAP)
installé en Australie. À ce jour, ils ne sont visibles qu’en
ondes radio. Cette
animation a été réalisée en utilisant les données captées 2021 par le réseau
MeerKAT en
Afrique du Sud.
Dans cette animation, les données radio ont été colorées en turquoise et
elles ont été combinées à une carte réalisée en lumière visible et dans le
proche infrarouge
dans le cadre du relevé « Dark
Energy Survey ». Cette animation artistique explore un seul des
scénarios pouvant expliquer l’origine des OCR, soit celui de la
fusion de deux trous
noirs supermassifs au centre d’une galaxie. Les ondes de choc alors
produites pourraient générer des anneaux de rayonnement radio. On voit ces
anneaux se développer et
occuper tout l’espace de l’écran . Après l’expansion de
l’OCR, la vidéo effectue un
zoom arrière de l’expansion pour permettre ensuite de la suivre jusqu’à
ce que son diamètre atteigne un million d’années-lumière. Heureusement, les
observations futures réalisées avec le réseau ASKAP devraient permettre de
tester cette hypothèse ainsi que d’autres scénarios prometteurs.
(Credits: Illustration:
Sam Moorfield; Data:
CSIRO,
HST (HUDF),
ESA, NASA;
Image: J. English (U.
Manitoba), EMU,
MeerKAT,
DES
(CTIO); Text:
Jayanne English) |
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Comment ces galaxies peuvent-elles émettre des jets qui
ressemblent à des fantômes? Et de plus, pourquoi ont-ils l’air de danser?
Ces jets moelleux et enroulés provenant de deux
trous noirs
supermassifs situés au centre
de deux galaxies (en
haut au centre et en bas à gauche du centre) ne ressemblent en rien de
ce que l’on a observé auparavant. Ces galaxies ont été dénichées par des
astronomes en utilisant le réseau de radiotélescopes australien
ASKAP (Australian
Square Kilometer Array Pathfinder) lors de la création de cartes
servant à l’étude de l’évolution des galaxies. Les images précédentes du
projet
EMU
(Evolutionary Map of the Universe)
ne montraient que des taches amorphes. On a réussi à démontrer, en comparant
les quantités d’énergie émise, que les structures allongées incandescentes
proviennent des
émissions
d’électrons
tournoyant autour des lignes de champ magnétique. La superposition des
données radio et d’une image en lumière visible du ciel (Dark
Energy Survey) a confirmé que le flux d’électrons provenait du
centre de chacune des
galaxies actives. Habituellement, ces
galaxies actives
produisent des jets
linéaires de matière. L’hypothèse retenue pour les formes
exceptionnelles de ces deux galaxies fait appel à l’écoulement à
grande échelle de
vents intergalactiques.
(Image Credit: Jayanne
English & Ray
Norris, EMU-ASKAP, DES; Text: Jayanne
English (U.
Manitoba)) |
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Comment les trous noirs supermassifs génèrent-ils de
puissants jets? Pour mieux comprendre ce phénomène, on a utilisé le réseau
de radiotélescopes
EHT (Event
Horizon Telescope) pour produire une image du centre de la
galaxie active
Centaurus A (NGC 5128)
qui est relativement rapprochée de la Voie lactée. La cascade d’images des
encadrés montre Centaurus A dont la taille dans le ciel de la Terre est
presque égale à celle de la Lune, jusqu’à une image qui ne prendrait guère
plus que le diamètre angulaire
d’une
balle de golfe sur la surface de la Lune. La nouvelle image du centre de
Centaurus A nous montre ce qui semble être deux jets, mais il s’agit en
réalité des deux côtés d’un
seul jet. Cette
nouvelle image ne résout pas le mystère de la création des jets, mais elle
implique que l’écoulement de la matière est confiné par une forte pression
qui provient probablement d’un champ magnétique. Les radiotélescopes de
l’EHT sont situés un peu partout sur la planète, de
l’observatoire submillimétrique Caltech
à Hawaii, à ceux d’ALMA
au Chili, à celui de NOEMA en
France et à de nombreux
autres. La cueillette des données d’observation des trous noirs
supermassifs continuera et elle exigera une coordination poussée entre ces
grandes oreilles tournées vers l’Univers. (Image
Credit: Radboud University; CSIRO/ATNF/I.Feain et al., R.Morganti et al.,
N.Junkes et al.; ESO/WFI; MPIfR/ESO/APEX/A. Weiss et al.; NASA/CXC/CfA/R.
Kraft et al.; TANAMI/C. Mueller et al.; EHT/M. Janssen et al.) |
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Cette simulation numérique montre les mouvements des disques d’accrétion
dans un espace-temps déformé par la gravité extrême de deux trous noirs
supermassifs en orbite l’un autour de l’autre. On a donné différentes
fausses couleurs aux
disques d’accrétion simulés, le rouge pour le disque du trou noir de 200
millions de masses solaires et le bleu pour celui de 100 millions de masses
solaires. Cela permet de suivre plus facilement le mouvement de ces sources
lumineuses, mais ce choix reflète aussi une certaine réalité. En effet, des
gaz plus chauds émettent une lumière qui est davantage située près
l’extrémité bleue du
spectre visible
et les gaz en orbite autour de petits trous noirs subissent des forces
gravitationnelles plus fortes qui produisent des températures plus élevées.
Mais, peu importe la masse des trous noirs, les disques d’accrétion émettent
la majeure partie de leur radiation dans le domaine de l’ultraviolet. La
vidéo nous montre les images déformées du disque bleu par le trou noir
partenaire rouge lorsqu’il passe à l’arrière et à l’avant de celui-ci.
L’écheveau complexe du disque rouge provient également de la gravité du
petit trou noir, car il s’agit d’un effet mutuel. On remarquera aussi qu’on
peut voir simultanément deux images du trou noir bleu simultanément. La
lumière rouge et la lumière bleue des deux trous noirs sont visibles dans
les deux anneaux les plus internes que l’on nomme la
sphère de photons
située près de leur
horizon des
événements. Les astronomes espèrent être en mesure dans un avenir pas
trop lointain de détecter les
ondes
gravitationnelles (les
ondulations de l’espace-temps) produites lorsque deux trous noirs
supermassifs spiralent
l’un autour de l’autre et qu'ils fusionnent.
(Scientific Visualization Credit: NASA, Goddard
Space Flight Center, Jeremy Schnittman and Brian P. Powell
- Text: Francis Reddy) |
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Collision entre deux trous noirs. Que se passe-t-il lorsque deux trous noirs entrent en collision? Ce scénario extrême se produit probablement dans la partie centrale de quelques galaxies qui fusionnent et dans des systèmes multiples d'étoiles. Cette simulation numérique montre le stade final d'une telle fusion tout en illustrant les effets de lentille gravitationnelle sur le champ d'étoiles de l'arrière-plan. Les régions noires correspondent aux horizons respectifs de ce dynamique duo, alors que l'anneau d'étoiles en mouvement indique la position de leur effet combiné de leur anneau d'Einstein. Toutes les étoiles d'arrière-plan ont des images visibles non seulement à l'extérieur de l'anneau d'Einstein, mais elles ont aussi une ou plusieurs images compagnes visibles à l'intérieur de celui-ci. Finalement, les deux trous noirs n'en forment plus qu'un. Avant que cette union ne se produise, de fortes et prévisibles ondes gravitationnelles devraient être produites, mais malgré des recherches intensives de cette forme de rayonnement, différent de la lumière, on ne les a jamais observées directement. (Video Credit & Copyright: Simulating Extreme Spacetimes Collaboration) 11 avril 2021 REPRISE du 20 octobre 2015 |
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Pour paraphraser la
célèbre phrase de
Carl Sagan :
« Si vous voulez fabriquer des jets de trous noirs, vous devez d’abord créer
des champs magnétiques. »
Cette image représente la direction intrinsèque du spin
détectée
par la
polarisation des
ondes radio. La
polarisation est produite par le puissant
champ magnétique qui entoure le
trou noir supermassif au centre
de la galaxie elliptique
M87.
Les ondes radio ont été détectées par le réseau de
télescopes Event Horizon
(EHT)
qui ont recueilli les données de
radiotélescopes distribués dans le monde entier. La
structure de polarisation, cartographiée à l’aide des
lignes de
champ générées par ordinateur, est superposée à la
célèbre image de trou noir d’EHT publiée pour la première fois en 2019.
Le champ magnétique complet en 3D est complexe. Les
analyses préliminaires indiquent que certaines parties du champ
magnétique encerclent le trou noir accompagnant ainsi le
disque d’accrétion,
comme on le prévoyait. Cependant, une autre composante semble s’éloigner
verticalement du trou noir. Cette composante pourrait expliquer comment la
matière qui ne tombe pas dans le trou noir est lancée produisant ainsi le
jet de M87.
(Image Credit: Event Horizon
Telescope Collaboration; Text: Jayanne
English (U.
Manitoba) |
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Les
astronomes pensent avoir trouvé l’éruption la plus puissante d’un trou noir
observée à ce jour dans l’Univers.
Cette image en
fausses couleurs montre un
amas de galaxies
situé dans la constellation d’Ophiuchus
(le Serpent). Elle provient de données dans le domaine des rayons X colorées
en violet et captées par les observatoires spatiaux
Chandra et
XMM Newton, de données dans le
domaine des ondes radio
colorées en bleu captées par le
GMRT
(Giant
Metrewave Radio Telescope) situé près de
Pune en Inde ainsi qu’une
image en infrarouge
colorée en blanc des galaxies et étoiles de la région, afin de nous donner
une bonne estimation des dimensions en jeu. La ligne pointillée indique la
frontière d’une cavité
soufflée par le
trou noir
supermassif qui se terre au sein de la galaxie marquée d’une croix. Des
émissions radio
proviennent de partout dans cette cavité. On pense que la
grande éruption à l’origine de cette cavité a absorbé plus de matière
qu’il ne le pouvait. Il a alors vomi le surplus dans une crise soudaine qui
a produit un puissant jet
d’onde radio dans l’espace intergalactique. La quantité d’énergie
nécessaire pour produire cette cavité est phénoménale, soit celle produite
par environ 10 milliards de supernovas. (Image Credit:
X-ray: Chandra: NASA/CXC/NRL/S. Giacintucci, et al., XMM-Newton:
ESA/XMM-Newton; Radio: NCRA/TIFR/GMRT; Infrared:
2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF; Text:
Michael F. Corcoran
(NASA,
Catholic U.,
HEAPOW)) |
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Si un jour vous vous transformiez en un petit monstre cyclopéen, auriez-vous envie de visiter un trou noir? Et bien, celui de ce dessin animé le veut, mais le devrait-il? Évidemment, non, mais comme ce petit monstre insiste pour faire le voyage, la vidéo l’informe de la nature réelle d’un trou noir et des précautions à prendre pour lui rendre visite. Les trous noirs sont un lieu où la gravité est si dense que même la lumière ne peut s’en échapper. Récemment, on a découvert en captant les ondes gravitationnelles émises une paire de trous noirs, chacun ayant plusieurs fois la masse du Soleil, qui ont fusionné. Les régions voisines des trous noirs supermassifs dans le centre des galaxies peuvent devenir lumineuses lorsque ceux-ci déchiquettent les étoiles qui s’y aventurent. Le trou noir le plus rapproché de la Terre, connue à ce jour, est V616 Mon. Il est distant d’environ 3300 années-lumière. La meilleure façon pour le petit monstre borgne de la vidéo de rester en sécurité est de ne pas s’approcher du trou noir. (Video Credit: NASA's GSFC, SVS; Music: Prim and Proper from Universal Production Music) 1er octobre 2019 |
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À quoi ressemble l’environnement autour d’un trou noir? Plusieurs trous noirs sont entourés de mares de gaz tourbillonnantes connues sous le nom de disques d’accrétion. Ces disques sont extrêmement chauds et presque tout le gaz en orbite finit par traverser l’horizon des événements du trou noir, d’où il n’en sortira jamais. Cette animation artistique nous montre la rotation du disque en spirale autour du trou noir supermassif situé au centre de la galaxie spirale NGC 3147. Le gaz de la bordure intérieure du disque est si près du trou noir qu’il se déplace exceptionnellement vite, à environ 10% de la vitesse de la lumière. Ce gaz rapide produit un effet relativiste (relaticistic beaming) qui rend le côté du disque qui se dirige vers nous beaucoup plus lumineux que le côté qui s’éloigne. L’animation est basée sur des images de NGC 3147 captées récemment par le télescope spatial Hubble. (Illustrated Animation Credit: ESA, NASA, Hubble, M. Kornmesser) 20 aout 2019 |
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Est-ce que deux trous noirs brillent lorsqu’ils entrent
en collision? Lorsqu’ils fusionnent, deux trous noirs qui orbitaient l’un
autour de l’autre émettent certainement une bouffée inhabituelle
d’onde gravitationnelle,
mais est-ce qu’ils émettent de la
lumière avant cela s’ils
étaient entourés
de gaz? Afin d’obtenir un début de réponse,
des astrophysiciens ont créé une simulation numérique sophistiquée. La
vidéo présentée illustre cette
simulation. On peut y voir les deux
trous noirs supermassifs tournoyer en spirales et les effets par la
relativité générale d’Einstein sur les gaz et la lumière prédits.
La vidéo montre d’abord les
trous noirs depuis le dessus et ensuite depuis de côté, là où les
distorsions produites par la
lentille
gravitationnelle sont plus importantes. La simulation numérique montre
que les forces gravitationnelles et magnétiques devraient exciter les gaz
produisant ainsi des émissions de haute énergie dans les domaines de
l’ultraviolet
et des rayons X.
Ces émissions devraient nous permettre de
détecter et d’étudier
une paire de trous noirs
supermassifs bien avant qu’ils ne se rejoignent.
(Video Credit: NASA's Goddard
Space Flight Center; Music: In
the Hall of the Mountain King by Edvard
Grieg) |
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Si vous pouviez voir le centre de notre galaxie, à quels spectacles assisteriez-vous? Deux hypothèses déterminées par des observations scientifiques sont présentées dans cette vidéo immersive à 360° qui vous permet de regarder dans toutes les directions. Cette simulation numérique est basée sur des données captées dans le domaine de l’infrarouge par le très grand télescope (VLT) de l'ESO basé au Chili et par des données dans le domaine de rayons X par l’observatoire spatial Chandra de la NASA. Au début de la vidéo, vous approchez rapidement de Sgr A*, le tour noir supermassif qui trône au centre de la Voie lactée. Vous voyez alors sur cette simulation accélérée d’une durée réelle de 500 ans du gaz luisant et plusieurs points de lumière en orbite tout autour de vous. Plusieurs de ces points lumineux sont de jeunes étoiles de type Wolf-Rayet dont les vents stellaires chauds et visibles soufflent dans les nébuleuses avoisinantes. Les nuages approchant de Sgr A* prennent une forme allongée et tout objet qui s’y frotte de trop près est ingurgité par celui-ci. Vers la fin de la vidéo, on répète certaines séquences de la simulation, mais cette fois en montrant la région dynamique près du trou noir supermassif de notre galaxie. On peut y observer les gaz chauds expulsés par Sgr A* qui repoussent les objets qui approchent. (Video Credit: NASA, CXC, Pontifical Catholic Univ. of Chile, C. Russell et al.) 22 janvier 2018 |
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Que se passe-t-il au centre de la galaxie elliptique NGC 4696? Dans ce lieu, de longs filaments de gaz et de poussière ont été pris en photo par le télescope spatial Hubble avec de forts détails comme on le voit sur cette image rendue publique récemment. Il semble que ces filaments soient reliés à la région centrale de la galaxie occupée croit-on par un trou noir supermassif. On pense que ce trou noir est la source de l’énergie qui chauffe le gaz environnant, qui repousse les filaments gazeux plus froids et la poussière et qui en conséquence a mis un terme à la formation d’étoiles. Enfermés par des champs magnétiques, ces filaments semblent spiraler vers le trou noir. Éventuellement, ces gaz seront avalés par celui-ci. NGC 4696 est la plus grosse galaxie de l’amas galactique du Centaure qui est à quelque 150 millions d’années-lumière de la Terre. La région couverte par cette image fait environ 45 000 années-lumière de côté. (Image Credit: NASA, ESA, Hubble, A. Fabian) 7 décembre 2016 |
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Y a-t-il un ou deux trous noirs qui crachent des radiations de haute énergie? Pour le savoir, les astronomes de la NASA ont pointé les télescopes orbitaux NuSTAR et Chandra sur les énigmatiques galaxies d'Arp 299, sources d'intenses radiations. Les deux galaxies en collision d'Arp 299 se sont engagées dans un combat gravitationnel qui dure depuis des millions d'années. Bientôt, les deux trous noirs commenceront leur combat. Sur cette image, la partie en haute résolution et en lumière visible provient du télescope spatial Hubble et la radiation diffuse de rayons X, superposée en fausses couleurs (rouge, vert et bleu), provient de NuSTAR. Les observations de NuSTAR montrent qu'un seul des trous noirs centraux se fraie un chemin dans une région de gaz et de poussière, absorbant ainsi de la matière et émettant des rayons X. Ces intenses radiations proviennent du centre de la galaxie à droite de l'image. Elles sont créées près de l'horizon du trou noir, mais surement à l'extérieur de celui-ci, car elles ne pourraient alors s'en échapper. Dans un milliard d'années, une seule galaxie restera de cette collision et évidemment un seul trou noir supermassif central. Mais, il se pourrait qu'une galaxie entre dans cette danse cosmique après cette fusion. (Image Credit: NASA, JPL-Caltech, GSFC, Hubble, NuSTAR) 1er novembre 2016 |
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Déchiqueteur d'étoiles. Qu'arrive-t-il à une étoile qui s'approche trop près d'un trou noir? De récentes observations réalisées à l'aide des observatoires spatiaux de l'événement ASASSN-14li dans le centre d'une lointaine galaxie semblent nous donner un aperçu de cet atroce destin. Même si la résolution angulaire n'est pas bonne, les variations dans l'intensité de la lumière à haute énergie montrent qu'une partie de l'étoile a été déchiquetée et qu'elle a été réformée dans le disque tournoyant autour du sombre abysse. Le scénario théorique à la mode prévoit la formation d'un jet de matière le long de l'axe de rotation du trou noir. Dans cette animation, la partie la plus interne du disque d'accrétion est blanche. Cette partie produit d'intenses rayons X et serait le siège d'un vent de particules périodiques qui est représenté en bleu. De futures observations dans les domaines des rayons X et de l'ultraviolet de la dislocation d'une étoile par des trous noirs, dont celui qui est au centre de notre propre galaxie, devraient nous permettre de mieux cerner la dynamique complexe de ces régions les plus chaudes de l'Univers où règne la plus forte gravité que l'on connaisse. (Illustration Video Credit: NASA's Goddard Space Flight Center, CI Lab) 28 octobre 2015 |
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La plupart des galaxies renferment en leur centre un trou noir supermassif, mais cette galaxie semble en contenir trois. C'est sans doute parce que la galaxie J1502+1115 provient de la fusion récente de trois galaxies plus petites. Les images des deux trois noirs rapprochés de cette image proviennent des observations en onde radio réalisées par un vaste réseau de radiotélescopes synchronisés qui sont installés en Europe, en Asie et en Afrique. Même si la masse de chacun de ces trous noirs est d'environ 100 millions de fois plus grande que celle du Soleil, ils ne sont qu'à environ 500 années-lumière l'un de l'autre. J1502+1115 présente un décalage vers le rouge égal à 0,39 et il constitue l'un des systèmes de trois trous noirs liés connus. Il va s'en dire qu'il fait l'objet d'études intensives afin de mieux comprendre les interactions entre les galaxies et les trous noirs supermassifs lors des âges intermédiaires de l'Univers. On pourra peut-être détecter les ondes gravitationnelles émises par ce genre de système de trous noirs supermassifs grâce aux futurs observatoires. (Image Credit: R. P. Deane (U. Capetown) et al.) 7 juillet 2014 |
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Il est plutôt difficile d'avaler du gaz chaud, à tout le moins pour le trou noir supermassif qui est au centre de notre galaxie, la Voie lactée. Désigné sous le nom de Sagittarius A* (il faut prononcer sagitarrius a étoile) ou en plus court Sgr A*, le trou noir supermassif de notre galaxie est au centre de cette image construite à partir de données captées dans l'infrarouge (les teintes de jaune et de rouge) et de données provenant des observations en rayon X (les teintes de bleu). Ces données X proviennent d'une étude exhaustive réalisée à l'aide du satellite Chandra. Le gros plan en haut à droite montre la lueur diffuse de rayon X qui entoure le trou noir. Ce gros plan centré sur le cœur de notre galaxie qui est à 26 000 années-lumière de nous ne couvre qu'une année-lumière. Ce sont les gaz chauds provenant de jeunes étoiles massives de cette région qui sont avalés par le trou noir qui produisent ces émissions X. On peut déduire des données de Chandra que moins de 1 % des gaz sous l'influence gravitationnelle perdent assez de chaleur (une mesure de la vitesse d'un gaz en réalité) et de moment angulaire pour atteindre l'horizon du trou noir et ainsi s'y engouffrer. Le reste du gaz s'échappe. C'est ce qui explique le calme relatif de notre trou noir supermassif, comme c'est d'ailleurs le cas pour la majorité des trous noirs supermassifs dans les galaxies près de la nôtre. (Credit: X-ray - NASA / CXC / Q. Daniel Wang (UMASS) et al., IR - NASA/STScI) 6 septembre 2013 |
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Y a-t-il une limite à la fréquence de rotation d'un trou noir? Une masse constituée de matière ordinaire se brise en morceau si elle tourne trop vite. Mais, un trou noir ne peut se désintégrer, alors sa fréquence maximale de rotation est inconnue. Ce sont les solutions de Kerr de la théorie de la relativité générale d'Einstein qui sont utilisées pour modéliser un trou noir en rotation rapide. Les prédictions obtenues sont ahurissantes et vraiment bizarres. La prédiction la plus facile à vérifier est le fait que la matière avalée par un trou noir en fréquence de rotation maximale devrait être observée de loin à une vitesse approchant de celle de la lumière avant de disparaître. D'ailleurs, cette prédiction a été testée récemment par les satellites NuSTAR de la NASA et XMM de l'ESA pointés vers le trou noir supermassif tapis au centre de la galaxie spirale NGC 1365. On peut calculer la vitesse de rotation de la matière située à la bordure interne du disque d'accrétion en mesurant la température et l'élargissement des raies spectrales d'émission nucléaire. La vitesse de la matière était bel et bien près de celle de la lumière. Ce dessin artistique montre le disque d'accrétion d'un trou noir normal en rotation avec un jet de matière perpendiculaire au disque. (Illustration Credit: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) 12 mars 2013 |
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C'est sans doute un trou noir supermassif au centre de cette galaxie qui est à l'origine de ces jets spectaculaires de matière. Hercules A en lumière visible est une galaxie elliptique qui ne présente rien de particulier. Mais lorsqu'on construit son image à partir des observations en onde radio, on constate qu'elle projette de gigantesques jets de plasma à plus d'un million d’années-lumière. Des analyses poussées montrent que cette galaxie (IC 348) est 1000 fois plus massive que la Voie lactée et que son trou noir central est aussi 1000 fois plus massif que celui de notre galaxie. Sur cette image, on a superposé l'image en onde radio du réseau VLA (Very Large Array) à celle en lumière visible provenant du télescope Hubble. Même si l'on est passablement certain du processus pouvant engendrer ce genre de jets, de la matière en chute spiralée vers un trou noir, la physique du processus demeure un sujet de recherche. (Image Credit: NASA, ESA, S. Baum & C. O'Dea (RIT), R. Perley and W. Cotton (NRAO/AUI/NSF), and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)) 5 décembre 2012 |
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Au centre de la Voie lactée, à quelque 27 000 années-lumière de nous, se trouve un trou noir dont la masse est 4 millions fois plus grande que celle du Soleil. Connu sous le nom de Sagittarius A* (prononcez a étoile), le trou noir supermassif de notre galaxie est heureusement plus paisible que ceux que l'on retrouve dans certaines galaxies actives lointaines, car il y a peu de matière à proximité. Cependant, il connait de temps à autre un regain d'activité. Récemment, un sursaut d'activité qui a duré plusieurs heures a été capté dans le domaine des rayons X par le satellite NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array). Cette série d'images nous montre l'évolution de ce regain d'activité. NuSTAR lancé le 13 juin 2012 est le premier satellite pouvant réaliser des images avec une bonne résolution des environs de Sagittarius A* à des énergies plus élevées que celles captées par Chandra ou encore par XMM-Newton. Les images du panneau de droite proviennent de deux jours d'observation de Sagittarius A* par NuSTAR. Les rayons X de ces images ont été générés par de la matière accélérée par le trou noir à une vitesse correspondant à une température de plus de 100 millions de degrés Celsius, une vitesse très près de celle de la lumière. Le carré au centre de l'image du panneau de gauche couvre une région d'environ 100 années-lumière de côté. La région circulaire brillante du carré agrandi correspond à la matière accélérée par le trou noir, alors que le nuage rosé à gauche est peut-être le rémanent d'une supernova. (Image Credit: NASA, JPL-Caltech, NuSTAR project) 2 novembre 2012 |
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Le monstre qui a élu domicile au centre de la Voie lactée, notre galaxie, pourra bientôt se nourrir. Des observations récentes du VLT montrent en effet qu'un nuage de gaz s'aventurera bientôt trop près du trou noir supermassif situé au centre de notre galaxie. Ce nuage gazeux est présentement étiré et chauffé par le trou noir. Une partie du nuage tombera dans le trou noir d'ici deux ans. Ce dessin artistique montre l'apparence du nuage après sa rencontre avec le trou noir. L'arc de cercle rouge montre l'orbite du nuage, alors que les orbites des étoiles sont illustrées en bleu. La masse de ce nuage gazeux fait plusieurs fois celle de la Terre, ce qui est tout à fait négligeable comparé à la masse du trou noir central estimé à 4 millions de masses solaires. La position du trou central correspond à l'intense source radio Sagittarius A*. Ce gaz est condamné à disparaître dans le trou noir et on n'entendra plus parler de lui. (Illustration Credit: ESO/MPE/Marc Schartmann) 30 décembre 2011 |
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Que se passe-t-il au centre
de la galaxie spirale NGC
1097. Même si personne n’en est certain, il s’agit
probablement de l’œuvre d’un trou noir supermassif. La
matière de la barre d’étoiles et des gaz environnants
que le trou noir ingurgite est chauffée à des températures
extrêmes. Vue de loin, la région centrale fait penser à un œil
mystérieux. L’image du jour provient du télescope spatial
Spitzer et a été réalisée grâce à des
observations dans le domaine
de l’infrarouge : elle est donc en fausses couleurs. On
peut aussi voir sur la photo une petite galaxie bleue : ce compagnon
de NGC 1097 est enveloppé dans les bras spiraux poussiéreux
et rougeâtre. Cette petite galaxie n’est qu’à 40 000
années-lumière du centre de la grosse galaxie qui finira
par l’absorber totalement. NGC 1097 est à 50 millions d’années-lumière
de nous dans la constellation du Fourneau. (Credit: NASA, JPL-Caltech, SINGS
Team (SSC)) 27 juillet 2009 |
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Un trou
noir supermassif se trouve au centre de notre Galaxie,
la Voie
lactée. Cette affirmation longtemps contestée
ne l’est plus, car
16 ans d’observation ont permis de déduire
sa présence à partir des paramètres de l’orbite
de 28 étoiles situées près du centre
de notre Galaxie. En utilisant les télescopes de l’ESO et
des détecteurs infrarouges très sensibles, des astronomes
ont mesuré les positions des étoiles sur leur orbite.
Ils ont même réussi à obtenir l’orbite complète
de l’étoile désignée S2, même lorsque
celle-ci n’était qu’à un jour-lumière
du centre de la Voie lactée. Les calculs basés sur l’orbite
de S2 montrent qu’elle orbite autour d’un objet compact
que l’on ne voit pas et dont la masse atteint les 4 millions
de fois la masse du Soleil. En plus de calculer précisément
la masse du trou noir, ces observations ont aussi permis de déterminer la
distance qui nous sépare de celui-ci : 27 000
années-lumière. L’image du jour montre une région
de 3 années-lumière de côté autour du centre
de la Voie lactée. Le site Web de l’ESO contient aussi plusieurs
animations montrant les étoiles qui gravitent autour
du centre de notre Galaxie. (Credit: ESO,
Stefan Gillessen (MPE), F.
Eisenhauer, S. Trippe, T. Alexander, R. Genzel, F. Martins, T. Ott) 11 décembre 2008 |
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L’image du jour est une
composition de la galaxie spirale M81 réalisée à partir
des observations faites dans toutes les parties du spectre électromagnétique.
Les données de l’observatoire rayons X Chandra sont
en bleu, celle du télescope infrarouge Spitzer sont
en rouge, celle du satellite d’observation UV GALEX sont
de couleur pourpre et finalement, en vert, les photographies de Hubble.
Le médaillon met en évidence certains trous
noirs de la région centrale de M81, ceux qui font partie
d’un système binaire d’étoiles dont la masse
avoisine les 10 masses solaires, ainsi que le trou
noir supermassif central de cette galaxie. La masse de ce
gigantesque trou noir dépasse les 70 millions de masses solaires.
Des simulations informatiques ont permis d’établir que l’énergie
radiative produite par le trou noir central est générée
par la chute de la matière du disque d’accrétion dans
celui-ci. C’est le même processus qui produit l’énergie émise
par les trous
noirs des systèmes binaires d’étoiles,
mais à une échelle des millions de fois plus grande. Le diamètre
de M81 est de 70 000 années-lumière. Cette galaxie est
relativement près de nous, à seulement 12 millions d’années-lumière,
dans la constellation de la Grande
Ourse. (Credit: X-ray:
NASA/CXC/Wisconsin/D.Pooley & CfA/A.Zezas; Optical: NASA/ESA/CfA/A.Zezas;
UV: NASA/JPL-Caltech/CfA/J.Huchra et al.; IR: NASA/JPL-Caltech/CfA) 27 juin 2008 |
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Animation
(GIF) montrant le mouvement des étoiles dans la région
centrale de la Voie lactée sur une période de 8 ans. La
région couverte ne fait qu’une année-lumière.
L’analyse du mouvement de ces étoiles montre qu’elles
orbitent autour d’un objet dont la masse est d’environ 2,6
millions de fois celle du Soleil et qui fait moins d'un cinquième
d’année-lumière. Cet objet est un trou noir
supermassif. (Credit: A.
Eckart (U.
Koeln) & R. Genzel (MPE-Garching), SHARP
I, NTT, La
Silla Obs., ESO) 14 janvier 2007 |
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Quel nom devrait-on donner à un
regroupement de trous noirs? Y a-t-il vraiment des regroupements de trous
noirs, comme on en trouve avec les amas d’étoiles? Les astronomes
qui observent le cœur de la Voie lactée ont trouvé un
nombre étonnamment grand de sources variables de rayons X, comme
celles que produisent les trous noirs ou encore les étoiles à neutrons
faisant partie d’un système binaire. Ces sources de rayon
X sont en orbite près du trou
noir supermassif du centre de notre Galaxie. L’illustration
montre la position de 4 sources (A à D) rayons X obtenue à partir
des données de l’observatoire Chandra. Bien que le chiffre
de 4 soit un peu petit pour parler d’un amas de trous noirs, ces
4 sources sont à moins de 3 années-lumière du trou
noir central (Sgr
A*, la source brillante juste au-dessus de C). Comme la détection
des sources R-X près du centre de la galaxie est difficile à réaliser,
on pense qu’il y a en réalité beaucoup plus de trous
noirs dans cette région. La forte gravité du trou noir
central aurait pu provoquer la migration des trous noirs vers le centre
de notre Galaxie. (Credit: M. P. Muno (UCLA) et
al., CXC, NASA) 29 juillet 2006 REPRISE : 28 janvier 2005 |
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Lorsque de la matière tombe
vers un trou noir, beaucoup d’énergie s’en échappe
sous forme de jets. En fait, ces trous noirs semblent être les
moteurs énergétiques les plus efficaces de l’Univers.
La galaxie de cette image composite est NGC 4696, la plus grosse galaxie
de l’amas
galactique du Centaure, à 150 Mal de la Terre. On croit qu’un
trou noir supermassif se trouve au centre de cette galaxie grâce
aux observations que l’on a obtenues du satellite Chandra :
on pourra voir sur le site de Chandra une
excellente animation montrant le jet de matière du trou noir.
Les bulles bleues de la photo sont des régions d’émission
forte d’ondes radio engendrées par les jets de matière
ionisée projetés par le trou noir. Ces bulles ont un diamètre
de 10 kal. L’énergie engendrée par le trou noir dépasse
largement ce que l’on peut obtenir de l’énergie fossile
ou même de l’énergie de la fusion nucléaire.
On pense aussi que le processus de formation de jeunes étoiles
dans une galaxie comme NGC 4696 peut être stoppé par la
présence d’un trou noir central supermassif. (Composite
Image Credit: X-ray in red - NASA/ CXC/S.Allen
(Kavli Inst., Stanford) et
al.; Radio in blue - NRAO/G.Taylor
(VLA); Infrared
in green - NASA/ESA/W.Harris
(McMaster Univ.)) 27 avril 2006 |
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Un trou noir supermassif faisant
plus de 2 millions de fois la masse du Soleil occupe le centre de la Voie
lactée. Cette affirmation autrefois contestée est maintenant
assez évidente depuis que l’on a observé les orbites
d’étoiles situées près du centre galactique.
En utilisant l’un des VLT (Very
Large Telescope) de l’Observatoire
du Cerro Paranal et un appareil photo infrarouge très perfectionné,
les astronomes ont suivi l’étoile S2 sur son orbite. Cette étoile
n’est qu’à 17 heures-lumière du centre galactique,
ce qui représente une distance équivalente à trois
fois le rayon moyen de l’orbite de Pluton. Les données obtenues
montrent que S2 est en orbite autour d’un objet très compact
doté d’une gravité énorme, un trou noir supermassif.
Cette image
infrarouge montre une région densément peuplée
qui s’étend sur une distance de 2 années-lumière
autour du centre galactique, dont la position est indiquée par
les deux flèches. La possibilité de suivre le mouvement
des étoiles près du centre de la Voie lactée nous
permet de déduire la masse du trou noir central. Comme la gravité est
très forte dans cette région, les résultats obtenus
permettent de tester la théorie de la gravité d’Einstein
(la
relativité générale). (Credit
: Rainer Schödel (MPE) et
al., NAOS-CONICA, ESO) 23 octobre 2005 |
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Certains trous noirs
présentent un
environnement plus irradiant que les autres. Ce sont les trous noirs
supermassifs que l’on retrouve au centre des galaxies à noyau
actif (GNA).
Le centre de notre Galaxie, la Voie lactée, est aussi occupé par
un trou noir supermassif d’environ 2,6 millions de masses solaires,
mais presque aucune matière ne s’y précipite :
notre galaxie n’est donc pas une galaxie active. Mais lorsque le
trou noir est bien nourri, il peut émettre des jets de matière
de part et d’autre du disque de la galaxie et on a alors affaire à une
galaxie active. Les galaxies actives de type Seyfert
I sont très brillantes en lumière visible alors que celles
de type Seyfert II sont plus faibles. Selon le
modèle théorique des galaxies actives, la différence
entre ces deux types vient
de la ligne de visée de l’observateur : les galaxies
actives de type Seyfert II sont vues par la tranche, de sorte que le disque
de matière qui l’entoure nous cache le centre de la galaxie.
Il se pourrait aussi que la différence provienne du taux d’accrétion
de la matière par le trou noir central. Pour choisir entre ces deux
hypothèses, plusieurs observatoires dans le domaine des rayons X
(CGRO, SIGMA, BeppoSAX, INTEGRAL, Chandra et XMM-Newton)
ont récemment pointé leurs instruments vers la galaxie Seyfert
II NGC 4388.
Les données
recueillies par INTEGRAL et XMM-Newton indiquent
que l’intensité des rayons X varie très rapidement
pour certaines longueurs d’onde alors qu’il est stable pour
d’autres longueurs d’onde. Le flux rayon X constant et l’absorption
d’autres composantes par le fer froid indiquent qu’un épais
beignet sombre constitué de poussière et de gaz moléculaire
nous bloque la vue du trou noir central de NGC 4388 ce
qui supporte le modèle théorique actuel des galaxies à noyau
actif. (Illustration Credit: V.
Beckmann (NASA's GSFC) et
al., ESA) 8 septembre 2004 |
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À gauche, l'image optique provenant du télescope Hubble montre la galaxie NGC 6240 au beau milieu d'une collision titanesque entre deux galaxies. Cette fusion galactique se déroule à quelque 400 millions d’années-lumière de notre planète. Pendant toute cette fusion, les forces de marée entre les deux galaxies les ont déformées et ont produit des zones de formation intense d'étoiles. En utilisant la vision rayon X de l'observatoire Chandra qui est en orbite autour de la Terre, afin d'observer la région centrale brillante de NGC 6240, les astronomes ont fait une étonnante découverte. À partir des radiations X de la matière qui se dirige vers le centre de la galaxie, les astronomes pensent avoir découvert pour la première fois une paire de trous noirs supermassifs. La photo de droite en fausses couleurs montre clairement ces deux trous noirs qui ne sont séparés que d'environ 3000 années-lumière. La théorie de la relativité générale d'Einstein prévoit les trous noirs d'une telle paire devrait se rapprocher sur une orbite spirale et ultimement fusionner dans quelques centaines de millions d'années. Cette fusion produira sans doute une puissante déflagration d'ondes gravitationnelles. (Credit: Optical: R.P.van der Marel & J.Gerssen (STScI), NASA;X-ray: S.Komossa & G.Hasinger (MPE) et al., CXC, NASA) 28 novembre 2002 |
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Il y a au centre de la Voie lactée un monstre dont la masse est deux millions de fois plus grande que celle du Soleil. Le monstre est un trou noir supermassif. D'abord contesté, ce fait étonnant est maintenant reconnu par la communauté scientifique. Plusieurs séries de mesure des orbites des étoiles situées près du centre de notre galaxie le confirment. L'orbite de S2, une étoile située à seulement 17 heures-lumière du centre de la Voie lactée, soit environ trois fois la distance moyenne entre Pluton et le Soleil, a été mesurée minutieusement par le VLT (Very Large Telescope) de l'observatoire du Cerro Paranal équipé de la caméra infrarouge NACO. Les résultats obtenus montrent sans l'ombre d'un doute que S2 est en orbite autour d'une énorme masse extrêmement compacte, un trou noir supermassif. Sur cette image dans le proche infrarouge provenant de la caméra NACO, on peut voir autour du centre de la Voie lactée indiqué par une flèche un champ d'environ 2 années-lumière très peuplé d'étoiles. Grâce à cette caméra, les astronomes peuvent observer pour la première fois des étoiles situées dans un champ gravitationnel intense et ainsi tester la théorie de la gravitation d'Einstein que l'on appelle souvent la relativité générale. (Credit: Rainer Schödel (MPE) et al., NAOS-CONICA, ESO) 18 octobre 2002 |
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Quel est le phénomène responsable de la luminosité très élevée du noyau de la galaxie MCG‑6‑30‑15? Plusieurs astronomes pensent qu’il s’agit d’un trou noir massif en rotation. Si cette hypothèse s’avère fondée, ce serait la première observation qu’un trou noir peut faire office de pile en puisant dans son énergie de rotation. MCG‑6‑30‑15 est une galaxie lointaine qui a été récemment observée à l’aide du télescope spatial XMM‑Newton dans le domaine des rayons X. Ces observations montrent que le noyau de la galaxie est non seulement très lumineux, mais aussi qu’une grande partie des rayons X sortent du puits gravitationnel du trou noir. Un trou noir en rotation peut produire ces deux phénomènes. Un fort champ magnétique peut être la courroie de transmission de l’énergie de rotation du trou noir au gaz environnant. Le dessin d’artiste montre un trou noir entouré d’un disque d’accrétion, sans toutefois y inclure les distorsions optiques causées par les effets de lentille gravitationnelle. (Drawing Credit: XMM-Newton, ESA, NASA) 29 octobre 2001 |
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Pourquoi le centre de la Voie lactée scintillerait-il? Plusieurs astronomes pensent que la seule réponse possible implique la présente d'un trou noir. Lors des observations dans le domaine des rayons X de Sagittarius A* conduites par l'observatoire spatial Chandra, l'intensité en rayon X de cette source situé en plein centre de la Voie lactée s'est accrue dramatiquement pendant quelques minutes. Sagittarius A* est le point brillant au centre de cette image. Comme l'intensité des radiations émises par un gros objet ne peut varier sur une courte période, il faut que ce soit une petite source qui soit à l'origine de ce signal. Des données sur le mouvement des étoiles situées dans cette région indiquent qu'un objet très massif est présent au centre de notre galaxie. Sa masse atteindrait une valeur égale à plusieurs millions de fois celle du Soleil. Un seul objet peut arborer ces propriétés, un trou noir supermassif. Ce scintillement près du centre de la Voie lactée est une preuve supplémentaire de la présence d'un trou noir supermassif. (Credit: F. Baganoff (MIT) et al., CXO, NASA) 10 septembre 2001 |
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En lumière visible, le cœur de la galaxie elliptique géante Centaurus A (NGC 5128) est caché par une épaisse ligne de poussière. C'est peut-être pour cette raison qu'elle a été l'un des premiers objets célestes observés dans le domaine des rayons X par l'observatoire spatial Chandra. Les astronomes n'ont pas été déçus, car son apparence a permis d'apprécier encore plus la raison du classement de Centaurus A comme galaxie active. La caractéristique la plus remarquable de cette image rayon X en fausses couleurs est sans doute le jet lumineux de 30 000 années-lumière de longueur qui pointe vers le coin supérieur gauche. Comme ce jet semble provenir du centre de Centaurus A, on soupçonne qu'il s'y trouve un trou noir supermassif de plus d'un million de masses solaires. On a aussi détecté plusieurs autres petites sources de rayon X dans cette galaxie ainsi qu'une lueur diffuse. La plupart des sources ponctuelles sont des microquasars constituées d'une étoile à neutrons ou d'un trou noir d'origine stellaire qui ingurgitent la matière d'une étoile compagne. La lueur à haute énergie provient des gaz interstellaires chauffés à des températures atteignant plusieurs millions de degrés. Centaurus A est la galaxie active la plus près de nous, à seulement 11 millions d’années-lumière. (Credit: R.Kraft (SAO) et al., CXO, NASA) 16 août 2001 |
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Est-ce que l’émission de rayons X provenant du centre de la galaxie du Compas (ESO 97-G13) est due à la présence de plus d’un trou noir? Une nouvelle image à haute résolution provenant de l’observatoire spatial en rayon X Chandra montre plusieurs sources d’émission au centre de cette galaxie. L’émission X provenant du centre même est cohérente avec les images que l’on obtient en lumière visible et confirme le modèle que l’on se fait du cœur de cette galaxie : des gaz très chauds sont éjectés de part et d’autre du trou noir supermassif central. Au moins une autre des sources X varie en intensité et l’on pense qu’il s’agit d’un système binaire d’étoiles doté d’un trou noir d’origine stellaire entouré d’un disque de matière qu’il ingurgite, un système qu’on nomme un microquasar. La région couverte sur cette image fait environ 5000 années-lumière. La galaxie du Compas fait partie du groupe galactique de Centaurus A (NGC 5128) et elle est à environ 14 millions d’années-lumière de la Terre. (Credit: F. Bauer (Penn State) et al., Chandra, NASA) 16 mai 2001 |
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Ces ronds sont en réalité des étoiles, mais pourquoi bougent-elles si rapidement? Cette courte animation réalisée dans le domaine de l'infrarouge montre le déplacement des étoiles situées à moins d'une année-lumière du centre de la Voie lactée au cours des huit dernières années. La croix jaune au centre indique la position d'une source particulière d'ondes radio nommée Sgr A* (Sagittarius A* que l'on prononce A étoile). Si ces étoiles rapides sont retenues près du centre de notre galaxie par la gravité, alors l'objet central qui est à l'origine de cette force doit être très compact et très massif. L'analyse des mouvements des étoiles indique que la masse de cet objet doit être au moins un million de fois plus grande que celle du Soleil. Mais, son diamètre ne dépasse pas 0,2 année-lumière. Les astronomes sont convaincus que ces observations montrent qu'il y a un trou noir supermassif au centre de la Voie lactée. (Credit: A. Eckart (U. Koeln) & R. Genzel (MPE-Garching), SHARP I, NTT, La Silla Obs., ESO) 20 décembre 2000 |
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Il y a quelque temps, des observatoires astronomiques spatiaux ont découvert une étonnante lueur de fond cosmique dans le domaine des rayons X. Depuis, les astronomes tentent de percer le mystère de l'origine de cette lueur X. Mais, en scrutant l'espace à travers un petit trou dans la poussière et les gaz aveuglants de notre Voie lactée, le puissant télescope spatial XMM-Newton a réussi à capter cette image du ciel profond, résolvant une partie du mystérieux fond X en plusieurs sources individuelles de faible intensité. Le code de couleurs utilisé représente l'énergie des rayons X, avec le rouge pour les basses énergies, des photons 500 fois plus énergétiques que ceux de la lumière visible. Le bleu et le vert correspondent à des énergies plus grandes, jusqu'à 10 000 fois celle de la lumière visible. Il est intéressant de noter que les sources de faible intensité ont tendance à être vertes ou bleues. Ces sources correspondent sans doute à d'immenses quantités de matière tombant vers les trous noirs supermassifs présents au centre des galaxies lointaines. Est-ce que toutes les grosses galaxies ont un trou noir supermassif tapi dans leur cœur? Les observations du télescope XMM-Newton supportent un consensus croissant dans la communauté scientifique à savoir que toutes les grosses galaxies, y compris la Voie lactée, hébergent un trou noir supermassif. Les rayons X produits par la matière qui nourrit ces trous noirs seraient à l'origine du fond cosmique en rayon X. (Credit: G. Hasinger (AIP) et al., XMM-Newton, ESA) 9 novembre 2000 |
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Que se passe-t-il au centre de notre galaxie? Des ondes couvrant tout le spectre électromagnétique nous proviennent du cœur de la Voie lactée. On pense que c'est en raison de la présence d'un trou noir supermassif entouré d'un anneau de gaz en rotation. Le zoo du centre de la Voie lactée vient de s'agrandir! Le télescope de 8 mètres Gemini Nord à Hawaii a produit lors de sa première utilisation une image du centre de notre galaxie. On y voit une étoile située à seulement 3 années-lumière qui est en collision avec du gaz et de la poussière. L'onde de choc produite est similaire à celle d'un bateau se déplaçant sur l'eau et a la forme d'une pointe de flèche. Le nouveau miroir flexible (optique adaptative) du télescope Gemini a produit une image de cette structure classifiée IRS8 avec une résolution jamais atteinte auparavant. (Credit: International Gemini Project, AURA, NSF) 17 octobre 2000 |
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Que se passe-t-il au centre de cette galaxie? Un examen attentif de cette image publiée récemment provenant du télescope Hubble montre une curieuse de bulle de gaz chaud colorée en rouge au centre de la galaxie NGC 4438. Les astronomes pensent que cette étrange bulle a été créée par un trou noir supermassif occupant le centre de NGC 4438. La gravité du trou noir attire le gaz qui s'y engouffre presque en totalité en étant chauffé à des températures extrêmes. Comme il y a amplement de gaz dans le voisinage du trou noir, les lois de la physique prévoient qu'une partie la matière en chute est expulsée aux pôles du trou noir sous forme de jets. Lorsque ces jets entrent en collision avec la matière environnante, ils la chauffent et ils l'illuminent. NGC 4438 n'est pas seule dans son coin du cosmos, elle est accompagnée de la galaxie NGC 4435. Ce couple de galaxies, appelé les galaxies des Yeux, est à 52 millions d’années-lumière de nous en direction de la constellation de la Vierge. La bulle de gaz chauffé fait environ 800 années-lumière de diamètre. (Credit: Jeffrey Kenney (Yale) et al., WFPC2, HST NASA) 12 juin 2000 |
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À première vue, on pourrait croire qu'un trou noir va dévorer toute la matière qui l'entoure. Mais, les radiations intenses produites par la matière qui tombe en spirale vers le trou noir chauffent le gaz environnant l'éloignant ainsi de celui-ci. D'ailleurs, le spectre en rayon X de la galaxie active NGC 3783 réalisé par l'observatoire Chandra révèle un vent d'atomes fortement ionisés provenant du trou noir central qui se déplace à une vitesse d'environ 175 km/s. Le spot central de cette image en fausses couleurs est NGC 3783, alors que les lignes diagonales sont les spectres rayon X produit par le réseau HETG (High Energy Transmission Grating) de Chandra. Un spectre rayon X est similaire à l'arc-en-ciel obtenu en faisant passer la lumière dans un prisme ou encore dans un réseau de diffraction. Le spectre rayon X montre donc les diverses composantes du rayonnement de la source. Tout comme pour la lumière visible, les gaz ionisés se trouvant sur le chemin des rayons X bloquent certaines composantes de ces radiations et produisent des spectres d'absorption. Des atomes fortement ionisés au repos comme le fer, le magnésium, l'oxygène, l'azote et d'autres éléments produisent des spectres d'absorption à des longueurs d'onde connues dans les rayons X. Mais si ces gaz se déplacent, l'effet Doppler change ces longueurs d'onde. La mesure de ce changement permet de calculer la vitesse de ces gaz. (Credit: PSU, NASA) 1er juin 2000 |
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L'étude des quasars et des galaxies actives lointaines a convaincu bon nombre d'astronomes que la plupart des galaxies importantes sont dotées d'un trou noir supermassif central. Les orbites des étoiles près du centre de la Voie lactée ainsi qu'une puissance source radio variable constituent des preuves assez solides que notre galaxie abrite un tel objet bizarre à quelque 30 000 années-lumière de nous. Mais, s'il y a vraiment un trou noir supermassif au centre de notre galaxie, il devrait y avoir une forte émission de rayons X qui n'avait pas encore été observée. Le télescope X spatial Chandra a permis de localiser cette source bien que son intensité soit faible et cette image en fausses couleurs illustre les données recueillies. Emmitouflé dans un nuage diffus de gaz chaud émettant des rayons X, le point blanc au centre correspond à une source de rayonnement X qui est exactement à la même place que la source d'onde radio puissante, à l'endroit où l'on pense que se trouve le trou noir. D'autres sources X sont aussi situées dans ces parages qui s'étendent sur environ 10 années-lumière du centre de la Voie lactée. On pense grâce aux données recueillies sur cette région que la masse du trou noir atteindrait les 2 millions de masses solaires. (Credit: G.Garmire (PSU), F. Baganoff (MIT), et al., CXO, NASA) 20 janvier 2000 |
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Est-ce que cette galaxie a trop mangé? 3C295 est une galaxie elliptique géante située à quelque 5 milliards d’années-lumière de nous et elle est une source prodigieuse d'ondes radio. Comme le montre cette image en fausse couleur provenant du télescope spatial Chandra, d'intenses sources de rayon X sont aussi situées au centre de 3C295. On pense que l'émission des ondes radio et des rayons X provient d'un événement explosif déclenché lorsque trop de matière est avalée par un trou noir supermassif situé au centre d'une galaxie. Cette image prise par Chandra a aussi révélé la présence d'un immense nuage gazeux de 50 millions de degrés entourant 3C295. Un amas d'une centaine de galaxies trop froides pour être visible sur cette image se trouve à l'intérieur de ce nuage gazeux. Ce nuage fait environ 2 millions d’années-lumière de diamètre et il contient suffisamment de matière pour donner naissance à un autre millier de galaxies. Ce nuage est l'un des objets les plus massifs de l'Univers. Mais, les données recueillies dans le domaine des rayons X indiquent que le nuage ne contient pas suffisamment de masse pour que la gravité le maintienne stable. Cela suggère qu'il contient une grande quantité de matière noire. (Credit: NASA/ CXC/ SAO) 25 novembre 1999 |
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Toutes les galaxies ont-elles un trou noir en leur cœur? Même si aucun trou noir n'a à ce jour été découvert au centre d'une galaxie, la liste des candidats continue de s'allonger. Les données recueillies par les astronomes qui utilisent de puissants télescopes comme Hubble indiquent maintenant que la plupart, sinon toutes les grandes galaxies pourraient posséder ce genre de monstre massif. Dans toutes les galaxies étudiées, la vitesse des étoiles est d'autant plus grande qu'elles sont près du centre. Cela est possible si un astre dont la masse est des millions de fois plus grande que celle du Soleil se trouve au centre de la galaxie. Comme le volume du centre des galaxies étudiées est restreint, il doit forcément s'y trouver un trou noir supermassif. (Credit: D. Richstone (U. Mich) et al., HST, NASA) 17 octobre 1999 |
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Que se passe-t-il dans le cœur de cette galaxie spirale? Cette galaxie c'est M104 dans le catalogue Messier ou encore NGC 4594 dans le New General Catalogue. On lui a aussi donné le nom de galaxie du Sombrero à cause de sa ressemblance avec le célèbre couvre-chef mexicain. Les principales caractéristiques de M104 sont une ligne sombre de poussière dominante ainsi qu'un brillant halo d'étoiles et d'amas globulaires. Un processus vraiment très énergétique prend place dans le centre de la galaxie du Sombrero bien qu'en lumière visible il semble plutôt absent. Cependant, ce processus émet une quantité phénoménale de rayons X. Ces émissions X et la vitesse élevée inhabituelle des étoiles près du centre de M104 sont des signes probants de la présence d'un tour noir supermassif au centre de Sombrero, un trou noir dont la masse serait possiblement un milliard de fois supérieure à celle du Soleil. (Credit: Anglo-Australian Observatory, Photo by David Malin) 15 août 1999 REPRISE du 23 février 1998 |
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Où les quasars vivent-ils? Les quasars sont les objets les plus lumineux de l'Univers, si lumineux qu'on peut les voir même s'ils sont à l'autre bout du monde. Les observations continuent de montrer que la plupart des quasars sont entourés par une tache nébuleuse assez pâle. Les astronomes tentent de trouver la nature de ces taches. Cette image en fausses couleurs montre un quasar enchâssé dans une galaxie elliptique particulière, car elle est déformée gravitationnellement par une galaxie voisine. Les données récentes montrent que la plupart des quasars sont situés près du centre de grosses galaxies elliptiques, même pour les quasars sans une galaxie hôte apparente. On pense que l'énergie à la source des quasars provient de la matière qui tombe vers un trou noir supermassif central. (Credit: J. S. Dunlop, R. J. McLure (U. Edinburgh), HST, NASA) 9 avril 1998 |
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Quelque chose brille intensément au centre de la galaxie NGC 6251, mais on ne sait pas exactement de quoi il s'agit. L'hypothèse la plus admise fait appel à la présence d'un trou noir supermassif situé au centre de NGC 6521. Les gaz et la poussière que l'on trouve habituellement au centre d'une galaxie seraient ici raréfiés et ne nous cacheraient pas le trou noir. Des observations publiées hier et réalisées à l'aide du télescope spatial Hubble indiquent la présence d'une nouvelle et étrange bête qui règne sur le centre de la galaxie : un objet central brillant qui illumine un disque de matière, en bleu sur cette image. L'absence de réflexion de la partie supérieure du disque indique que celui-ci est déformé. Bien que non invisible sur cette image composite, un immense jet de plasma s'échappe de l'objet central perpendiculairement au disque. (Credit: P. Crane & J. Vernet (ESO), FOC, WFPC2 ESA, NASA) 12 septembre 1997 |
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Des nuages gazeux brillants s'écoulent du cœur de la galaxie NGC 4151, à des milliers de kilomètres par heure. Le nouvel instrument STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph), un spectrographe installé sur le télescope spatial Hubble, permet de mesurer la vitesse des gaz. On l'a utilisé pour produire cette carte en fausses couleurs de la vitesse des gaz des régions centrales de NGC 4151. La ligne horizontale provient de la lumière émise par la région très lumineuse près du noyau de la galaxie. La lumière de deux longueurs d'onde caractéristiques des atomes d'oxygène des nuages est visible le long de cette ligne. En dessous de cette ligne, l'émission est déplacée vers la gauche, indiquant ainsi un décalage vers le bleu. Le nuage se déplace donc vers nous. Au-dessus de la ligne, c'est l'inverse : l'émission est décalée vers la droite, un décalage vers le rouge qui correspond à un mouvement d'éloignement. L'explication de ce phénomène est de plus en plus acceptée : il s'agit de la chute de matière vers un trou noir supermassif de plus d'un million de masses solaires. Le disque d'accrétion qui tourne autour du trou noir déborde en éjectant des jets de matière perpendiculairement à son plan de rotation. Reste à savoir maintenant si toutes les galaxies importantes renferment un monstre comme celui-ci en leur centre. (Credit B. Woodgate (GSFC), J. Hutchings (DAO), STIS Team, NASA) 13 juin 1997 |
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Cette image est la signature du trou noir supermassif de la lointaine galaxie M84 (NGC 4374). Elle est basée sur les données enregistrées récemment par le spectrographe STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) nouvellement installé sur le télescope spatial Hubble. Près d'un trou noir, sa force de gravité est si forte que même la lumière ne peut s'en échapper. Mais on peut quand même détecter sa présence en observant la matière qui tombe vers le trou noir. En fait, la matière ne tombe pas directement vers le trou noir, mais suit une trajectoire spirale et sa vitesse augmente démesurément. Cette vitesse extrême est la signature même de la présence d'un trou noir. STIS mesure la vitesse des gaz grâce à l'effet Doppler. À 26 années-lumière du centre de M84, cette vitesse atteint déjà les 400 kilomètres par seconde. Comme les gaz sont en rotation spirale autour du trou noir, certains s'approchent de nous et d'autres s'éloignent. Cette image montre ce mouvement : le décalage vers le bleu à gauche du centre correspond à la matière qui s'approche et celui vers le rouge à droite à la matière qui s'éloigne. Cette image en S est la signature d'un trou noir dont la masse est au moins 300 millions de fois supérieure à celle du Soleil. M84 est une galaxie lenticulaire qui est située dans l'amas de la Vierge à environ 60 millions d’années-lumière de nous en direction de la constellation de la Vierge. (Credit: B. Woodgate (GSFC), G. Bower(NOAO), STIS Instrument Definition Team, NASA) 16 mai 1997 |
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M87 (NGC 4486) est une galaxie elliptique supergéante qui n'est qu'à 54 millions d’années-lumière de nous. Le cœur de M87 est une région densément peuplée et fortement agitée. Sur cette photographie captée par le télescope spatial Hubble en 1994, on peut observer dans le coin inférieur gauche un disque de gaz chaud en orbite autour du centre de cette galaxie massive. Les mesures de la vitesse de rotation des gaz du disque permettent de calculer la masse de l'objet central. De plus, les dimensions du disque permettent d'estimer le volume approximatif de l'objet central. Ces calculs montrent que la densité de cet objet est si grande qu'il ne peut s'agir que d'un trou noir supermassif. On voit aussi sur l'image le jet de matière à haute énergie éjecter du centre de M87. Ce jet est composé de matière à haute vitesse et on y observe des grumeaux de matière d'une dizaine d'années-lumière de diamètre. (Credit: H. Ford (JHU and StScI), R. Harms (ARC), NASA) 5 avril 1997 |
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La célèbre galaxie du Sombrero (M104) est une grosse galaxie spirale qui n'est qu'à environ 28 millions d’années-lumière de la Voie lactée. Une intense émission de rayon X provient du centre de la galaxie du Sombrero. Cette émission et la vitesse inhabituellement élevée de plusieurs étoiles dans le voisinage du centre de M104 sont deux facteurs qui soutiennent la théorie de la présence d'un trou noir supermassif au centre du Sombrero, un trou noir dont la masse est un milliard de fois plus grande que celle du Soleil. (Credit: T. Boroson (NOAO /USGP), W. Keel (UA), 0.9-m Telescope, KPNO) 8 février 1997 REPRISE du 9 novembre 1995 |
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Y a-t-il un trou noir au centre de toutes les galaxies? Même si on ne détient pas encore la preuve de la présence d'un trou noir central dans une galaxie en particulier, la liste des candidates ne cesse de s'allonger. Selon les récentes données captées par le télescope spatial Hubble, la majorité sinon toutes les grosses galaxies pourraient abriter un monstre de la sorte en leur centre. Dans toutes les galaxies étudiées, la vitesse des étoiles ne cesse d'augmenter lorsqu'on s'approche du centre. Pour rendre compte de ces vitesses, il faut qu'il y ait au centre de ces galaxies un objet dont la masse atteint des millions de fois celle du Soleil. La grandeur de cette masse dans un volume aussi restreint est le meilleur indice de la présence d'un trou noir supermassif. Mais quand serons-nous vraiment convaincus de l'existence de ces trous noirs? (Credit: D. Richstone (U. Mich) et al., HST, NASA) 14 janvier 1997 |
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Quel serait l'aspect du ciel si vous viviez sur une planète située près du centre d'une galaxie? De plus, imaginez que cette galaxie renferme en son centre un trou noir des milliards de fois plus massif qu'une étoile. Du sol de cette planète, le ciel aurait l'aspect de cette illustration artistique. Ce dessin est basé sur de récentes observations du centre de la galaxie NGC 4261 réalisées à l'aide du télescope spatial Hubble. Ces observations montrent qu'un disque de poussière de 800 années-lumière de diamètre entoure le trou noir. La planète hypothétique de ce dessin est à l'intérieur de ce disque. Le trou noir réchauffe les gaz du disque à des températures élevées. Ces gaz émettent alors de la lumière qui est rougie lorsqu'elle est réfléchie par la poussière. Les jets brillants sont émis par le trou noir perpendiculairement au disque de poussière. Mais, cette planète serait irrémédiablement condamnée, car le frottement avec les gaz et la poussière la précipiterait en spirale vers le trou noir où elle serait disloquée par la force de marée bien avant de l'atteindre. (Credit: J. Gitlin (Space Telescope Science Institute), NASA) 5 mai 1996 |
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Qu'est-ce qui se cache dans le cœur des galaxies? Cette image du centre de la galaxie rapprochée NGC 4261 a été captée par le télescope spatial Hubble et elle nous révèle une rumeur dramatique. On y voit de la poussière et du gaz tournoyer près du centre de cette galaxie elliptique, probablement dévorés par un trou noir supermassif. Le disque est probablement constitué des restes d'une plus petite galaxie qui a été dévorée par NGC 4261, il y a des centaines de millions d'années. Des collisions de ce genre sont peut-être la façon habituelle de créer des galaxies à noyau actif comme les quasars. Étrangement, le centre de ce fougueux tourbillon ne correspond pas exactement au centre de la galaxie, pour une raison qui demeure pour l'instant un mystère. (Credit: NASA, HST, H. Ford and L. Ferrarese, (Johns Hopkins), W. Jaffe, (Leiden)) 5 décembre 1995 |
