Même l’observatoire spatial de nouvelle génération de la NASA ne parvient pas à voir directement les trous noirs supermassifs, mais cela ne signifie pas que les astronomes ne peuvent pas utiliser ses données pour mieux comprendre les mystérieux mastodontes.
Les opportunités sont même visibles dans les premières images de qualité scientifique du Télescope spatial James Webb (surnommé JWST ou Webb) que la NASA a dévoilé le 12 juillet. Bien que trous noirs supermassifs proprement dits sont invisibles pour tous les observatoires qui recueillent de la lumière, JWST pourra observer les structures indirectement.
Il a déjà, en fait. Considérez le nouveau portrait de cinq galaxies qui semblent être enfermées dans une danse cosmique. “La photo que nous vous avons montrée du Quintette de Stephan est magnifique, et elle vous dit tant de choses en une seule image”, a déclaré John Mather du Goddard Space Flight Center de la NASA dans le Maryland, scientifique principal du programme du télescope spatial James Webb, lors d’une conférence de presse organisée le 19 juillet par le Comité de la recherche spatiale (COSPAR) dans le cadre de son assemblée annuelle, qui s’est tenue la semaine dernière à Athènes.
Galerie: Les premières photos du télescope spatial James Webb
Dans cette image, les astronomes peuvent voir un trou noir supermassif, ou plutôt, la lumière émise par la matière se réchauffant et tombant dans la structure massive, qui contient environ 24 millions de fois la masse du soleil, selon le Space Telescope Science Institute de Baltimore, qui exploite l’observatoire. (Le trou noir est aussi appelé noyau galactique actif pour sa position au cœur de la galaxie NGC 7319.)
La superbe image publiée par la NASA combine des instantanés pris à la fois par la caméra infrarouge proche (NIRCam) et l’instrument infrarouge moyen (MIRI). Mais JWST ne s’est pas contenté de capturer des photographies. Les deux instruments ont également rassemblé ce que les scientifiques appellent des cubes de données, qui intègrent à la fois des images et analyse spectraleune technique qui identifie la quantité de lumière d’une longueur d’onde donnée provenant d’une source.
Les résultats ont permis aux scientifiques de séparer le nuage entourant le trou noir supermassif, en identifiant la quantité de produits chimiques particulièrement intéressants se trouvant où. “Nous testons l’environnement d’un trou noir”, a déclaré Mather à propos de ces observations. “Nous avons maintenant des images de la forme du nuage d’hydrogène, du nuage de fer, du nuage d’hydrogène atomique, de l’hydrogène moléculaire, alors qu’ils orbitent ou tentent de tomber dans le champ gravitationnel du trou noir.”
Et, comme c’était le cas pour toutes les observations dévoilées ce mois-ci, les observations du Stephan’s Quintet sont intervenues avant que le télescope n’ait commencé les opérations scientifiques pour de bon ; maintenant, JWST s’est lancé dans ce que les astronomes espèrent être un mandat de 20 ans menant une science révolutionnaire.
Le prédécesseur de JWST, le Le télescope spatial Hubblefonctionne depuis plus de 30 ans et continue de fonctionner, et cet observatoire plus ancien a également contribué à la compréhension des scientifiques des trous noirs supermassifs.
“Hubble a été le premier à prouver sans aucun doute que nous avons un trou noir au centre des galaxies, car ils ont pu observer le mouvement des étoiles en orbite rapide autour d’un trou noir”, a déclaré Mather.
Webb ira plus loin, a-t-il noté. En particulier, Mather a déclaré qu’il espère que les observations de JWST apprendront aux astronomes les origines des noyaux galactiques actifs, les trous noirs supermassifs qui se cachent dans chaque galaxie‘score. “Il y a un trou noir géant au milieu de chaque galaxie, et l’origine de ce trou noir est complètement inconnue à l’heure actuelle.”
Alors que les scientifiques tentent de résoudre ce mystère, ils devront déterminer quand les trous noirs supermassifs sont arrivés sur la scène cosmique. Contrairement à Hubble, qui voit le plus clairement dans les longueurs d’onde visibles et ultraviolettes de la lumière, le JWST optimisé pour l’infrarouge pourrait être en mesure d’atteindre suffisamment profondément dans l’histoire de l’univers pour observer un temps avant que de telles structures n’existent.
“Il est plus grand et peut donc voir plus loin dans le temps et plus loin dans l’espace, nous avons donc plus de cibles que nous pouvons trouver”, a déclaré Mather à propos des capacités du nouvel observatoire par rapport à celles de Hubble. “Nous obtenons également des images un peu plus nettes, et comme l’infrarouge est capable de pénétrer les nuages de poussière, nous pouvons voir des trous noirs beaucoup plus près du noyau.”
Et pour Mather, comprendre les trous noirs supermassifs n’est pas un passe-temps inutile. Il a noté que le trou noir supermassif au cœur d’une galaxie est un acteur dominant dans la vie de tout le reste de la galaxie, en particulier parce que l’énergie libérée par le béhémoth sculpte la galaxie qui l’entoure. Ce n’est pas moins vrai pour nous voie Lactée que de la galaxie lointaine dans le Quintette de Stephan.
“L’histoire du système solaire aurait été très différente sans le trou noir dans notre galaxie”, a déclaré Mather.
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