Les nuages de poussière expliquent les caractéristiques mystérieuses des noyaux galactiques actifs

Par: Monique Menard | 2020-04-16

Les caractéristiques mystérieuses visibles dans la lumière émise par les noyaux actifs des galaxies peuvent être causées par l’ombrage partiel des nuages de poussière.

De nombreuses grandes galaxies ont une zone centrale lumineuse appelée le noyau galactique actif (AGN), qui est alimenté par la matière qui tourne autour d’un trou noir supermassif. Les nuages de gaz dans la zone autour de l’AGN émettent de la lumière à des longueurs d’onde caractéristiques, mais la complexité et la variabilité de ces émissions est un mystère de longue date pour les astrophysiciens.

Une nouvelle analyse de chercheurs de l’Université de Californie à Santa Cruz, USA, publiée par aux Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, explique ces caractéristiques et d’autres caractéristiques mystérieuses de l’AGN par de petits nuages de poussière qui peuvent cacher partiellement les zones internes des sources. Les résultats ont des implications importantes, car les chercheurs utilisent le rayonnement optique sur une large gamme pour tirer des conclusions sur le comportement des gaz dans les zones intérieures autour d’un trou noir supermassif.

« Les émissions de gaz sont l’une des meilleures sources d’information sur la masse d’un trou noir et sa croissance. Mais la nature de ce gaz est mal comprise », déclare le premier auteur de l’étude, Martin Gaskell, chercheur à l’université de Californie à Santa Cruz.


Le noyau galactique actif dans la vision de l’artiste. Crédit: Peter Z. Harrington

Selon les auteurs de l’ouvrage, le gaz qui tourne vers le trou noir central de la galaxie forme un disque d’accrétion plat et, en surchauffe, émet un rayonnement thermique intense. Une partie de cette lumière est « recyclée » (absorbée et réémise) par l’hydrogène et d’autres gaz circulant au-dessus et au-dessous du disque d’accrétion. Après le gaz, il y a une zone de poussière.

La poussière est exposée à un fort rayonnement du disque d’accrétion. Elle est si intense qu’elle élimine la poussière du disque, ce qui entraîne un écoulement compulsif de nuages de poussière à partir du bord extérieur.

L’effet des nuages de poussière sur la lumière émise est que le rayonnement semble plus faible et rouge, tout comme l’atmosphère terrestre fait paraître le soleil plus faible et plus rouge au coucher du soleil. Dans leurs travaux, les scientifiques confirment l’existence de nuages de poussière dans les régions internes des noyaux galactiques actifs. Leurs simulations montrent l’impact des nuages de poussière sur les résultats des observations. Le code informatique reproduit les caractéristiques du rayonnement de la zone à large bande, qui a longtemps déconcerté les astrophysiciens, en incluant dans le modèle des nuages de poussière. Au lieu d’un gaz ayant une distribution asymétrique variable, ce qui est difficile à expliquer, le gaz du modèle a conservé un état symétrique homogène dans le disque turbulent autour du trou noir.

Ainsi, la simulation a confirmé que les asymétries et les changements de rayonnement observés par les astronomes s’expliquent entièrement par les nuages de poussière, faisant paraître les zones derrière eux plus faibles et plus rouges. Cette explication permet aux scientifiques de préserver la simplicité du modèle standard de la matière AGN qui tourne autour d’un seul trou noir.

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