Souvent, en astronomie, il faut un village de télescopes et de personnes pour faire une découverte incroyable. Dans le cas du quasar NRAO 530, il a fallu une planète pleine d’antennes paraboliques regroupées pour scruter son cœur. Ensuite, il a fallu une collaboration majeure de scientifiques pour comprendre ce que les instruments leur disaient.
Le télescope Event Horizon, un ensemble de près d’une douzaine d’antennes installées à la surface de la Terre, a récemment concentré toute sa puissance opérationnelle sur le cœur de cet objet. Le but : comprendre ce qui se passe dans cet objet distant.
Cet objet brillant et puissant se trouve à environ 7,5 milliards d’années-lumière de nous. Non seulement c’est un quasar, mais les astronomes le classent comme un blazar. Cela signifie qu’il a un noyau actif avec un jet dirigé presque directement vers nous. NRAO 530 est également optiquement violent – il a une histoire d’éclats lumineux et d’explosions. Mais, jusqu’aux observations avec EHT, les astronomes n’avaient pas de détails sur les structures au cœur du quasar. Ils ont maintenant des cartes des champs magnétiques près du noyau, ainsi qu’un premier aperçu de ce qui s’y passe.
Regarder dans le Quasar
NRAO 530 est l’objet le plus éloigné imagé avec EHT et ces observations devraient aider les astronomes à mieux le comprendre. Il y a un trou noir supermassif au cœur du quasar. De plus, il y a un jet qui canalise les particules accélérées et le rayonnement à travers l’espace. Parfois, il crache plus de matière que la normale, ce qui explique probablement les flambées lumineuses.
Les astronomes ne savent toujours pas exactement comment le jet se forme. La physique est extrêmement compliquée. Cela aiderait s’ils pouvaient obtenir une bonne “image” de ce qui se passe autour du trou noir. En particulier, ils veulent savoir ce qui se passe dans la région d’où provient le jet. C’est là que le télescope Event Horizon est utile. Il offre une vue à résolution angulaire extrêmement élevée des structures inédites au cœur de NRAO 530.
Dans le cas de ces observations, l’indice réside dans un type spécifique de lumière émise à la source. C’est ce qu’on appelle la « lumière polarisée ». Les astronomes l’ont utilisé dans d’autres études sur les trous noirs pour sonder les conditions physiques dans leurs environnements extrêmes. Il découvre des indices sur la force des champs magnétiques à proximité d’un tel monstre. Il montre également comment ces champs sont orientés dans l’espace. Dans certaines régions, la lumière polarisée peut révéler des informations sur tout matériau qui se trouve entre l’EHT et les objets émettant les signaux détectés par l’EHT.
Une introduction à la lumière polarisée
Vue polarisée par EHT du jet Quasar
Évidemment, ceux-ci ne ressemblent pas à une vue “viser et tirer” du quasar. Les images optiques montrent normalement un quasar alors qu’une source brillante presque ponctuelle comme le quasar 3C 273 apparaît (ci-dessous). Assez souvent, la luminosité d’un quasar écrase la lumière de la galaxie où il réside.
Ainsi, pour démêler les détails, les astronomes observent des quasars dans d’autres longueurs d’onde de lumière. Les images d’EHT de NRA 530 cartographient l’intensité de la lumière polarisée à une fréquence de 230 GHz. Ils révèlent une sous-structure : le noyau plus un élément très brillant situé à l’extrémité sud d’un jet s’étendant à partir du noyau. C’est essentiellement là que le jet commence comme on le voit dans cet ensemble de fréquences. Les astronomes l’ont également observé à des longueurs d’onde millimétriques de lumière à l’aide de l’interféromètre à très grande base.
Le jet s’étend sur une distance d’environ 1,7 années-lumière et montre des signes de structure hélicoïdale dans le champ magnétique du jet. “La caractéristique la plus externe a un degré particulièrement élevé de polarisation linéaire, suggérant un champ magnétique très bien ordonné”, a déclaré le Dr Svetlana Jorstad, scientifique principale à l’Université de Boston, aux États-Unis, qui dirige le projet NRAO 530.
Ce qui est également remarquable ici, c’est qu’il s’agit d’une très petite région à observer sur une si grande étendue d’espace. “Grâce à la puissance de l’EHT, nous voyons les détails de la structure de la source à une échelle aussi petite qu’une seule année-lumière”, a ajouté le Dr Maciek Wielgus, scientifique à l’Institut Max Planck de radioastronomie à Bonn, en Allemagne. co-diriger l’étude.
Qu’est-ce qui alimente le jet Quasar ?
On pourrait penser qu’un objet comme un trou noir aspirerait de la matière, ne lui permettant pas de s’échapper via un jet à grande vitesse. C’est là que les observations de lumière polarisée près de l’horizon des événements du trou noir central fournissent des réponses. Le jet est essentiellement un flux de plasma à grande vitesse traversant de puissants champs magnétiques près du trou noir. Cela polarise la lumière et interagit d’une manière ou d’une autre avec des champs magnétiques alignés (c’est-à-dire des champs alignés avec la direction d’écoulement du jet). Il pourrait surmonter la forte attraction gravitationnelle du monstre supermassif central qui alimente le quasar et permettre au jet de matière de s’échapper.
Bien sûr, il reste encore du travail à faire pour comprendre les détails de toute l’action au cœur de NRAO 530. Les futures observations EHT de ce quasar continueront de se concentrer sur le jet, en particulier sa source et ses caractéristiques les plus profondes. Comme pour d’autres observations de champs magnétiques qu’il a faites sur des objets tels que M87, il continuera à caractériser ces champs à NRAO 530. De plus, les astronomes examineront comment et pourquoi les jets pourraient être connectés à la production de haute énergie photons. En particulier, ils s’intéressent à ce qui fait que ce quasar envoie d’énormes rafales de rayons gamma hautement énergétiques. Ce qu’ils trouveront pourrait également fournir des informations uniques sur de nombreux autres quasars à jets.
Pour plus d’informations
Observer le cœur d’un quasar lointain avec le télescope Event Horizon
L’image du télescope Event Horizon du quasar NRAO 530
L’image du télescope Event Horizon du Quasar NRAO 530 (version ArXiv)
