Notes sur les galaxies en astronomie: la galaxie active - preuve, Notes de Astronomie
Caroline_lez
Caroline_lez10 January 2014

Notes sur les galaxies en astronomie: la galaxie active - preuve, Notes de Astronomie

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Notes d'astronomie sur les galaxies en astronomie: la galaxie active - preuve. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Confirmation des trous noirs supermassifs, 2° confirmation.
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Les observations de sources de rayons X ont fait passer les trous noirs provenant de

l'effondrement d'étoiles du domaine théorique à celui de la réalité. Qu'en est-il des trous noirs

supermassifs ? Existe-t-il des preuves observationnelles de leur existence ? Évidemment,

comme pour les résidus d'étoiles, une preuve irréfutable est impossible à obtenir du fait de la

nature même des trous noirs. Une fois de plus, les astronomes essayent alors d'obtenir une

preuve indirecte, en cherchant à détecter l'effet du trou noir supermassif sur son

environnement.

Les premières tentatives fructueuses en ce sens furent accomplies au début des années 1990.

Des images des régions centrales de certaines galaxies, en particulier celle d'Andromède,

montrèrent que le nombre d'étoiles augmentait fortement lorsque l'on se rapprochait du centre.

Ceci pouvait s'interpréter comme le résultat de la présence d'un corps extrêmement compact,

dont la gravité attirait et concentrait les étoiles. Ces observations constituaient un premier pas

dans la bonne direction, mais leur précision n'était pas suffisante pour les rendre totalement

convaincantes.

Confirmation des trous noirs supermassifs

La véritable percée eut lieu en 1994 grâce au télescope spatial Hubble. Celui-ci s'intéressa à

M87, une galaxie elliptique géante située à une quinzaine de mégaparsecs et connue depuis

longtemps pour posséder un noyau actif et des jets lumineux. Grâce à sa haute résolution

angulaire, c'est à dire sa capacité à voir des détails très fins, le télescope spatial fut en mesure

d'observer le disque de gaz entourant le trou noir central. En s'appuyant sur l'analyse

spectrale et sur l'effet Doppler, il réussit également à mettre en évidence la rotation du disque.

Les observations de Hubble montrèrent ainsi que la vitesse de rotation du disque augmentait

régulièrement lorsque l'on se rapprochait du centre, et atteignait une valeur de 550 kilomètres

par seconde à 20 parsecs de celui-ci.

A partir de résultat, il fut possible de déterminer la masse du corps central. En effet, plus la

vitesse du disque est rapide, plus la gravité et la masse de l'objet central doivent être fortes

pour être en mesure de contrecarrer l'effet de la force centrifuge. L'application de cette

méthode montra que l'objet central devait avoir environ 2,4 milliards de masses solaires. En

même temps, les observations montraient que cette masse énorme devait être concentrée dans

un espace extrêmement réduit, probablement de taille comparable à celle du système solaire. Il

était de plus clair que le nombre d'étoiles observées dans la région était bien trop faible pour

être à l'origine de cette masse. Il y avait donc au centre de M87 un objet très petit,

extrêmement massif et non stellaire. Il s'agissait exactement des propriétés que l'on pouvait

attendre d'un trou noir supermassif. Ces observations constituaient donc un argument très fort

en faveur de l'existence de ces objets. Bien sûr, elles ne constituaient pas une véritable preuve,

puisque l'objet central n'était pas observable, mais, comme le notèrent les astronomes qui

firent ces observations, l'hypothèse du trou noir était la plus conservatrice et toute autre

interprétation devait faire appel à un corps encore plus étrange.

La deuxième confirmation vint la même année, cette fois-ci grâce à des observations dans le

domaine radio. L'objet étudié était NGC4258, une galaxie spirale située à environ sept

mégaparsecs, également connue pour présenter des jets de matière. Cette galaxie fut observée

à l'aide du VLBA, un réseau de 10 antennes radios réparties sur le territoire des États-Unis et

travaillant simultanément pour donner des images à très haute résolution. La cible du VLBA

était là encore le disque de matière en rotation autour de l'objet central. Par contre, les

observations se concentraient sur le rayonnement maser du disque, l'équivalent du laser dans

les ondes radio. Les observations mirent en évidence que la vitesse de rotation augmentait

également lorsque l'on se rapprochait du centre et pouvait atteindre une valeur de 1000

kilomètres par seconde. Avec ces valeurs, la masse de l'objet central était estimée à 40 millions

de fois celle du Soleil et sa densité devait être 10 000 fois supérieure à celle d'un amas d'étoiles

normal. L'interprétation la plus raisonnable était encore la présence d'un trou noir supermassif

au centre de NGC4258.

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