Les astronomes ont utilisé des lentilles gravitationnelles pour obtenir un aperçu sans précédent d’un système de trous noirs au sein de l’Univers primitif. Une bonne illustration d’artiste montre comment les rayons X doux de l’un des éléments de gauche (violet) ont été déformés par la gravité d’une galaxie intermédiaire pour produire 2 sources détectées dans l’image Chandra (carré en pointillés à droite). La lumière de l’objet le plus faible (bleu) continue d’être amplifiée par l’univers pour être jusqu’à trois cents fois plus lumineuse par rapport à ce qu’elle aurait été sans lentille. L’image radiographique de Chandra peut également être montrée dans la 2ème figure. Les deux objets sont soit 2 trous noirs supermassifs en croissance, soit 1 trou noir avec un jet. Crédit : NASA/CXC/M. Weiss; Rayon X (en médaillon) : NASA/CXC/SAO/D. Schwartz ou al.
En tirant parti d’une lentille entièrement naturelle dans la zone, les astronomes ont jeté un coup d’œil sans précédent sur les rayons X d’un trou noir programme dans le monde primitif.
Ce dispositif de grossissement. a été utilisé pour retoucher les images radiographiques à l’aide d’abord Nasa ‘s Chandra X-ray Observatory. Il a capturé des informations sur les trous noirs qui seront normalement trop éloignés pour étudier en utilisant les télescopes à rayons X existants.
Les astronomes ont utilisé un phénomène appelé “lentille gravitationnelle” qui se développe lorsque le chemin emprunté par la lumière provenant d’objets lointains est courbé par un grand foyer de masse, comme une galaxie, situé le long de la ligne de vue. Cette lentille peut agrandir et améliorer la lumière de manière considérable et créer des images en double du même élément. La configuration de ces images en double peut être utilisée pour déchiffrer la difficulté de l’objet et affiner les images.
Le programme à lentille gravitationnelle de la nouvelle recherche s’appelle MG B2016+112. Les rayons X reconnus par Chandra avaient été émis par cette technique alors que l’Univers n’avait que 2 milliards de dollars d’années par rapport à l’âge actuel de près de 14 milliards d’années.
“Nos tentatives pour voir et réaliser des objets aussi éloignés dans les rayons X seront vouées à l’échec si nous ne disposions pas d’un appareil de grossissement naturel. comme ça », a déclaré Dan Schwartz du Center for Astrophysics | Harvard et Smithsonian ( CfA ), qui a dirigé la recherche.
La dernière analyse s’appuie sur des travaux antérieurs dirigés simplement par la co-auteur Cristiana Spingola, actuellement à l’Institut national de langue italienne conçu pour l’astrophysique (INAF) à Bologne, en Italie. En utilisant les observations radio associées à MG B2016+112, l’équipe féminine a trouvé la preuve d’une paire d’ouvertures noires supermassives en croissance séparées par environ 650 années-lumière. Ils ont découvert que les deux candidats au trou noir auront peut-être des jets.
En utilisant un modèle de lentille gravitationnelle basé sur les données stéréo, les grands collègues de Schwartz ont conclu que trois sources de rayons X détectées par ces personnes à partir du système MAGNESIUM B2016+112 auraient dû résulter de la lentille de deux objets uniques. Ces deux objets émetteurs de rayons X sont probablement quelques trous noirs supermassifs en croissance ou une ouverture noire supermassive en développement et son jet. La séparation estimée particulière de ces deux objets sera cohérente avec la fonction radio.
Les mesures précédentes de Chandra d’ensembles ou de trios associés à la croissance de trous noirs supermassifs ont généralement impliqué des objets beaucoup plus proches de la Terre, ou même avec des séparations beaucoup plus grandes entre les objets. Un bon jet de rayons X dans une portée encore plus large de la Terre a déjà été remarqué, avec de la lumière libérée alors que l’Univers n’était qu’à 7% de l’âge actuel. Néanmoins, l’émission de votre jet est divisée du trou noir par environ 160, 1000 années-lumière.
Pointage de crédit : NASA/CXC/M. Weiss; Rayon X (en médaillon) : NASA/CXC/SAO/D. Schwartz et al.
Le présent résultat est important car il offre des informations cruciales sur la vitesse de croissance associée aux trous noirs dans l’Univers primitif ainsi que la détection d’un probable système de double trou noir. La lentille gravitationnelle amplifie le soleil de ces objets éloignés qui, autrement, seraient trop faibles pour être détectés. La lumière des rayons X découverte à partir des objets à l’intérieur de la MG B2016+112 pourrait être jusqu’à 300 situations plus lumineuses qu’elle n’aurait pu l’être sans la lentille.
“Les astronomes ont découvert des trous noirs ainsi que des milliards de situations plus grandes que celle de notre propre Soleil, en forme de centaines de millions d’années seulement après l’énorme détonation, alors que le monde ne représentait que quelques % de son groupe d’âge actuel”, a déclaré Spingola. . « Nous voulons résoudre le mystère montrant comment ces trous noirs supermassifs ont gagné du volume si rapidement. ”
Les augmentations dues à la lentille gravitationnelle peuvent permettre aux scientifiques d’estimer le nombre de systèmes contenant 2 ouvertures noires supermassives ayant des séparations suffisamment faibles pour produire surf gravitationnel visible à l’avenir avec des détecteurs spatiaux.
« À bien des égards, ce résultat particulier est une preuve de concept intéressante de la façon dont cette « loupe » particulière nous aidera à révéler la physique des trous noirs supermassifs distants dans une nouvelle approche. Sans cet effet, Chandra aurait dû le remarquer quelques 100 fois plus longtemps et ne divulguerait pas non plus les bâtiments complexes », a déclaré la co-auteure Anna Barnacka de la CfA et de l’Université Jagellonne, qui a créé les techniques pour basculer directement les lentilles gravitationnelles en télescopes à haute résolution afin d’affiner les images.
« Grâce aux lentilles gravitationnelles beaucoup plus longues, les observations de Chandra pourraient être en mesure de faire la distinction entre la paire de trous noirs et le trou noir, ainsi que des explications sur les jets. Nous sommes également tous impatients d’utiliser cette technique à l’avenir, en particulier car les relevés effectués simplement par les nouveaux services optiques et radio majeurs qui se produiront bientôt en ligne fourniront des centaines et des centaines de cibles », a déterminé Schwartz.
L’incertitude particulière dans la position des rayons X de l’un des objets dans MAGNESIUM B2016+112 est de 140 années-lumière dans une seule dimension et de 2 000 années-lumière dans l’autre, verticale par rapport à la dimension. Cela signifie que les dimensions de la zone où l’alimentation est probablement située beaucoup plus de 100 périodes plus petites que la zone connexe pour une source Chandra habituelle qui n’est pas lentille. Une telle précision dans une détermination de position peut être inégalée en astronomie aux rayons X pour une ressource à cette distance.
Pour en savoir plus sur cette étude, voir Les astronomes utilisent la « loupe à rayons X » pour améliorer la vue associée aux ouvertures noires distantes.
Un article décrivant ces résultats apparaît dans le numéro d’août de Le Journal d’Astrophysique , (vol. 917, p26. ) et une édition de pré-publication est disponible sur https://arxiv.org/abs/2103.08537 .
Référence : « Resolving Complex Inner Xray Structure of the Gravitationally Lensed AGN MAGNESIUM B2016+112 » par Daniel Schwartz, Cristiana Spingola et Anna Barnacka, 11 août 2021, Le particulier Astrophysical Journal .
DOI : 10. 3847 / 1538-4357 / ac0909
Le Marshall Space Flight Middle de la NASA gère le programme Chandra. Le Chandra X-ray Center du Smithsonian Astrophysical Observatory organise des opérations scientifiques à travers Cambridge, Massachusetts, ainsi que des opérations aériennes à travers Burlington, Massachusetts.
