{"id":9199,"date":"2020-01-22T14:39:35","date_gmt":"2020-01-22T12:39:35","guid":{"rendered":"http:\/\/gap47.astrosurf.com\/?page_id=9199"},"modified":"2020-01-22T20:51:05","modified_gmt":"2020-01-22T18:51:05","slug":"xmm-newton-cartographie-lenvironnement-dun-trou-noir","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/gap47.astrosurf.com\/index.php\/xmm-newton-cartographie-lenvironnement-dun-trou-noir\/","title":{"rendered":"XMM-Newton cartographie l\u2019environnement d\u2019un trou noir"},"content":{"rendered":"

Communication de l’ESA du 20 janvier 2020<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

La mati\u00e8re qui tombe dans un trou noir projette des rayons-X dans l\u2019espace. Maintenant, pour la premi\u00e8re fois, l\u2019observatoire spatial XMM-Newton de l\u2019ESA a utilis\u00e9 les \u00e9chos r\u00e9verb\u00e9r\u00e9s de cette radiation pour cartographier le comportement dynamique et les environs du trou noir lui-m\u00eame.<\/span><\/p>\n

La plupart des trous noirs sont trop petits dans le ciel pour que nous puissions r\u00e9soudre leur environnement imm\u00e9diat, mais nous pouvons quand m\u00eame explorer ces objets myst\u00e9rieux pour regarder comment la mati\u00e8re se comporte quand elle s\u2019approche d\u2019eux, puis y tombe.<\/span><\/p>\n

Quand la mati\u00e8re tourne en spirale vers un trou noir, elle est chauff\u00e9e et \u00e9met des rayons-X qui, \u00e0 leur tour, g\u00e9n\u00e8rent des \u00e9chos et un ph\u00e9nom\u00e8ne de r\u00e9verb\u00e9ration quand elle interagit avec le gaz qui est proche. Ces r\u00e9gions de l\u2019espace sont fortement distordues et se d\u00e9forment \u00e0 cause de la nature extr\u00eame et \u00e9crasante de la gravit\u00e9 du trou noir.<\/span><\/p>\n

Pour la premi\u00e8re fois, des chercheurs ont utilis\u00e9 XMM-Newton pour suivre la trace de ces \u00e9chos lumineux et ont cartographi\u00e9 les abords du trou noir situ\u00e9 au c\u0153ur d\u2019une galaxie active. Appel\u00e9e \u00ab IRAS 13224\u20133809 \u00bb, la galaxie h\u00f4te de ce trou noir est l\u2019une des sources les plus variables de rayons-X du ciel \u00e9prouvant d\u2019importantes et rapides fluctuations de sa luminosit\u00e9, d\u2019un facteur de 50 en quelques heures.<\/span><\/p>\n

NDT : la galaxie IRAS 13224\u20133809, objet de cette \u00e9tude est une galaxie de type Seyfert 1 (donc tr\u00e8s lumineuse), situ\u00e9e \u00e0 environ 1 milliard d’ann\u00e9es-lumi\u00e8re de notre syst\u00e8me solaire, dans la direction de la constellation australe du \u00ab\u00a0Centaure\u00a0\u00bb. <\/em><\/span><\/strong><\/p>\n

\u00ab Tout le monde connait comment l\u2019\u00e9cho de sa voix sonne diff\u00e9remment dans une salle de classe et dans une cath\u00e9drale, ce qui est simplement d\u00fb \u00e0 la g\u00e9om\u00e9trie et aux mat\u00e9riaux de ces lieux, ce qui fait que le son est r\u00e9fl\u00e9chi de mani\u00e8re diff\u00e9rente \u00bb, explique William Alston de l\u2019Universit\u00e9 de Cambridge, auteur principal de cette nouvelle \u00e9tude.<\/span><\/p>\n

\u00ab D\u2019une fa\u00e7on similaire, nous pouvons regarder comment les \u00e9chos des radiations de rayons-X se propagent dans le voisinage d\u2019un trou noir pour cartographier la g\u00e9om\u00e9trie de la r\u00e9gion et l\u2019\u00e9tat d\u2019un morceau de mati\u00e8re avant qu\u2019il ne disparaisse dans cette singularit\u00e9. C\u2019est un peu comme de l\u2019\u00e9cho-location \u00bb.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a><\/span><\/p>\n

Tandis que la dynamique des gaz qui retombent est fortement li\u00e9e aux propri\u00e9t\u00e9s du trou noir, William et ses coll\u00e8gues ont \u00e9t\u00e9 aussi capables de d\u00e9terminer la masse et la vitesse de rotation du trou noir central de la galaxie en observant les propri\u00e9t\u00e9s de la mati\u00e8re qui y tombait en spirale.<\/span><\/p>\n

Les mat\u00e9riaux tombant en spirale vers le trou noir forment un disque. Au-dessus de ce disque se trouve une r\u00e9gion d\u2019\u00e9lectrons tr\u00e8s chauds, avec des temp\u00e9ratures de l\u2019ordre du milliard de degr\u00e9s, appel\u00e9e la couronne. Alors que les scientifiques s\u2019attendaient \u00e0 voir les \u00e9chos de la r\u00e9verb\u00e9ration qu\u2019ils utilisaient pour cartographier la r\u00e9gion, ils ont aussi constat\u00e9 quelque chose d\u2019inattendu : la couronne elle-m\u00eame changeait de taille, incroyablement vite, sur une dur\u00e9e de quelques jours seulement.<\/span><\/p>\n

\u00ab Pendant que la taille de la couronne changeait, l\u2019\u00e9cho de lumi\u00e8re faisait de m\u00eame, un peu comme si le plafond de la cath\u00e9drale montait et descendait, changeant ainsi l\u2019\u00e9cho de votre voix \u00bb ajoute William.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Ces illustrations montrent les abords d\u2019un trou noir se nourrissant du gaz ambiant, cartographi\u00e9s avec l\u2019utilisation de XMM-Newton, l\u2019observatoire en rayons-X de l\u2019ESA. <\/span><\/em>Tandis que la mati\u00e8re tombe dans le trou noir, elle vrille en spirale et forme un disque plat, comme on le voit ici, tout en se r\u00e9chauffant. \u00c0 l\u2019extr\u00eame-centre du disque, proche du trou noir, une r\u00e9gion d\u2019\u00e9lectrons tr\u00e8s chauds (temp\u00e9ratures de l\u2019ordre du milliard de degr\u00e9s), connue sous le nom de \u00ab couronne \u00bb produit des rayons-X \u00e0 haute-\u00e9nergie qui tracent vers l\u2019espace. <\/span><\/em>Une nouvelle \u00e9tude a utilis\u00e9 les \u00e9chos en r\u00e9verb\u00e9ration de cette radiation observ\u00e9e par XMM-Newton, pour cartographier les alentours du trou noir. L\u2019\u00e9tude s\u2019est faite sur le trou noir situ\u00e9 au centre d\u2019une galaxie active nomm\u00e9e \u201cIRAS 13224\u20133809\u201d, qui est l\u2019une des sources de rayons-X les plus variables du ciel, qui subit de tr\u00e8s grandes et tr\u00e8s rapides fluctuations de son \u00e9clat, d\u2019un facteur allant de 1 \u00e0 50 en quelques heures seulement.<\/span>
\nNB : Ce ne sont pas des photos mais des \u00ab\u00a0vues d’artiste\u00a0\u00bb<\/span><\/strong><\/span><\/em><\/span><\/p>\n

\u00ab En suivant la trace des \u00e9chos de lumi\u00e8re, nous avons pu suivre les changements de la couronne, et ce qui est encore plus excitant, obtenir de meilleures valeurs quant \u00e0 la masse et la vitesse de rotation du trou noir compar\u00e9es \u00e0 celles que nous aurions d\u00e9termin\u00e9es si la couronne n\u2019avait pas chang\u00e9 de taille. Nous savons que la masse du trou noir ne peut pas fluctuer donc, tout changement de l\u2019\u00e9cho doit \u00eatre d\u00fb \u00e0 l\u2019environnement gazeux \u00bb.<\/span><\/p>\n

L\u2019\u00e9tude a utilis\u00e9 la plus longue observation d\u2019un trou noir en accr\u00e9tion jamais constat\u00e9e par XMM-Newton, en r\u00e9unissant des donn\u00e9es collect\u00e9es au cours de 16 orbites de la sonde en 2011 et 2016, totalisant ainsi 2 millions de secondes, en juste 23 jours. Ceci, combin\u00e9 avec la variabilit\u00e9 forte et rapide du trou noir lui-m\u00eame, ont permis \u00e0 William et ses collaborateurs d\u2019\u00e9tablir un mod\u00e8le compr\u00e9hensible des \u00e9chos sur des \u00e9chelles de temps de plus d\u2019une journ\u00e9e.<\/span><\/p>\n

La r\u00e9gion explor\u00e9e dans cette \u00e9tude n\u2019est pas accessible aux observatoires comme \u00ab l\u2019Event Horizon Telescope \u00bb qui a r\u00e9ussi \u00e0 prendre la toute premi\u00e8re image du gaz dans le voisinage imm\u00e9diat d\u2019un trou noir, celui qui se trouve au centre de la galaxie massive et relativement proche qu\u2019est M87. Le r\u00e9sultat, bas\u00e9 sur des observations effectu\u00e9es avec des radiot\u00e9lescopes autour du monde en 2017 et publi\u00e9 l\u2019ann\u00e9e derni\u00e8re, est imm\u00e9diatement devenu une d\u00e9couverte avec un retentissement mondial.<\/span>
\n <\/span>
\n\u00ab L\u2019image de l\u2019Event Horizon Telescope a \u00e9t\u00e9 obtenue en utilisant une m\u00e9thode connue sous le nom d\u2019interf\u00e9rom\u00e9trie, une technique merveilleuse qui ne peut fonctionner qu\u2019avec quelques trous noirs supermassifs de galaxies proches de la Terre, tels que celui de M87 et, dans notre propre galaxie la Voie Lact\u00e9e, parce que leur taille dans le ciel est suffisamment grande pour que cette m\u00e9thode fonctionne \u00bb, dit Michael Parker, co-auteur et chercheur de l\u2019ESA au centre europ\u00e9en de recherche astronomique \u00e0 Madrid.<\/span><\/p>\n

\u00ab Au contraire, notre approche est capable de sonder les quelques centaines de trous noirs supermassifs proches qui consomment activement de la mati\u00e8re, et ce chiffre augmentera significativement avec le lancement du satellite Athena de l\u2019ESA \u00bb.<\/span><\/p>\n

La t\u00e2che de caract\u00e9riser les environnements tr\u00e8s proches des trous noirs est le c\u0153ur du but de la mission d\u2019Athena de l\u2019ESA, dont le lancement est pr\u00e9vu au d\u00e9but des ann\u00e9es 2030 et d\u00e9voilera les secrets de l\u2019Univers chaud et \u00e9nerg\u00e9tique.<\/span><\/p>\n

Mesurer la masse, la rotation et le taux d\u2019accr\u00e9tion d\u2019un vaste \u00e9chantillon de trous noirs est la cl\u00e9 pour comprendre la gravit\u00e9 dans le Cosmos.<\/span><\/p>\n

De plus, puisque les trous noirs supermassifs sont fortement li\u00e9s aux propri\u00e9t\u00e9s de leurs propres galaxies, ces \u00e9tudes sont aussi la cl\u00e9 pour faire avancer notre connaissance sur la formation et l\u2019\u00e9volution des galaxies.<\/span><\/p>\n

\u00ab La grande base de donn\u00e9es fournie par XMM-Newton a \u00e9t\u00e9 essentielle pour obtenir ce r\u00e9sultat \u00bb, dit Norbert Schartel, scientifique du projet XMM-Newton de l\u2019ESA.<\/span><\/p>\n

\u00ab La cartographie par r\u00e9verb\u00e9ration est une technique excitante qui promet de r\u00e9v\u00e9ler beaucoup de choses sur les trous noirs et sur notre vaste Univers dans les ann\u00e9es qui viennent. J\u2019esp\u00e8re que XMM-Newton effectuera des campagnes d\u2019observation similaires sur plusieurs autres galaxies actives dans le futur, de telle sorte que la m\u00e9thode soit parfaitement \u00e9tablie quand on lancera Athena \u00bb.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Le c\u0153ur de la galaxie massive M87, vu en rayons-X par l\u2019observatoire spatial XMM-Newton.<\/em><\/span><\/p>\n

La galaxie elliptique g\u00e9ante M87 est la maison de plusieurs milliers de milliards d\u2019\u00e9toiles, ce qui en fait l\u2019une des galaxies les plus massives de l\u2019Univers local. \u00c0 environ 52 millions d\u2019ann\u00e9es-lumi\u00e8re, elle est situ\u00e9e au centre de l\u2019amas de la Vierge, le plus proche amas de galaxies du \u00ab groupe local \u00bb, dans lequel se trouve notre propre galaxie, la Voie Lact\u00e9e.<\/span><\/p>\n

Un trou noir supermassif, aussi massif que des milliards d\u2019\u00e9toiles comme notre Soleil se situe au c\u0153ur de M87, accr\u00e9tant de la mati\u00e8re venant de son environnement \u00e0 une rythme extr\u00eamement intense. L\u2019accr\u00e9tion du trou noir produit de puissants jets qui projettent des particules \u00e9nerg\u00e9tiques \u00e0 une vitesse proche de celle de la lumi\u00e8re, vers l\u2019ext\u00e9rieur dans les amas environnants, de m\u00eame que cela fait enfler de gigantesques bulles qui soul\u00e8vent des gaz plus froids depuis le centre de l\u2019amas et forment des structures filamenteuses, visibles sur cette image.<\/span><\/p>\n

L\u2019activit\u00e9 du trou noir g\u00e9n\u00e8re \u00e9galement ses ondes de choc, comme les caract\u00e9ristiques qu\u2019on peut voir autour du centre de l\u2019image.<\/span><\/p>\n

Cette image, est bas\u00e9e sur les donn\u00e9es recueillies \u00e0 des \u00e9nergies en rayons-X entre 0,3 et 7 keV avec la cam\u00e9ra EPIC \u00e0 bord de XMM-Newton le 16 juillet 2017. L\u2019image s\u2019\u00e9tend sur 40 arcminutes de chaque c\u00f4t\u00e9.<\/span><\/p>\n

Le 10 avril 2019, l\u2019Event Horizon Telescope (EHT), un r\u00e9seau plan\u00e9taire de 8 radiot\u00e9lescopes bas\u00e9s sur Terre ont g\u00e9n\u00e9r\u00e9, via une collaboration internationale, la premi\u00e8re preuve et vision directe d\u2019un trou noir supermassif et de son ombre : le trou noir au c\u0153ur de M87. Les observations de l\u2018EHT ont aussi eu lieu en 2017.<\/span><\/p>\n

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Traduction : Olivier Sabbagh<\/span><\/p>\n

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Communication de l’ESA du 20 janvier 2020   La mati\u00e8re qui tombe dans un trou noir projette des rayons-X dans l\u2019espace. Maintenant, pour la premi\u00e8re fois, l\u2019observatoire spatial XMM-Newton de l\u2019ESA a utilis\u00e9 les \u00e9chos r\u00e9verb\u00e9r\u00e9s de cette radiation pour cartographier le comportement dynamique et les environs du trou noir lui-m\u00eame. La plupart des trous … <\/p>\n

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