Pour la plupart des gens, la possibilité de mesurer la masse exacte d’objets spatiaux géants voyageant dans l’univers semble irréelle. Mais, après avoir installé dans le nord du Chili la dernière antenne du radiotélescope ALMA, fonctionnant avec des longueurs d’ondes millimétriques et submillimétriques, cette tâche est devenue tout à fait réalisable. Le champ d'antennes du géant ALMA occupe 16 kilomètres du désert d'Atacama et regroupe 66 antennes. Ils travaillent tous ensemble, comme un grand télescope de haute précision. Cependant, déterminer la masse exacte de trous noirs supergéants situés à des distances de millions d'années-lumière de la surface de la Terre est loin d'être simple.
Où se cachent les trous noirs?
Les astronomes ont depuis longtemps révélé que de tels corps cosmiques, possédant une masse gigantesque, sont dissimulés dans les noyaux de la plupart des galaxies. Ces objets ont été formés à la suite de l'évolution de leurs galaxies hôtes, au fil de milliards d'années. Et leur étude est une tâche prioritaire de l'astrophysique moderne. Les trous noirs contribuent grandement à la formation de nouvelles étoiles. Comme tous les objets vivants de l'univers, ils grandissent et évoluent progressivement, ce qui a un impact significatif sur le milieu interstellaire. Il y a plusieurs façons de déterminer la masse de ces gros. Pour sélectionner chacun d’eux, certains critères sont évalués: la distance de l’objet, le type de galaxie et d’autres.
Monstre dans la voie lactée
Notre voie lactée a également un trou noir supermassif dans son noyau. Elle a été vue dans la constellation du Sagittaire, en tant que source puissante d’ondes radio. Les astronomes, utilisant des télescopes infrarouges d'une précision incroyable, ont été capables de suivre les trajectoires d'autres étoiles autour de ce point, émettant les ondes radio les plus puissantes. À la suite de telles études, la masse de ce trou noir, qui représente 4 millions de fois la masse de notre étoile, le Soleil, a été déterminée.
Est-il possible de mesurer des trous noirs dans la structure des noyaux de galaxies lointaines?
Mesurer la masse du monstre cosmique le plus proche de la Terre n'est pas si difficile pour les astrophysiciens modernes. Après tout, il est situé très près de nos observatoires terrestres - "seulement" 25 000 années-lumière. Que diriez-vous de déterminer la taille et la masse des trous noirs cachés dans les noyaux d'autres galaxies? Ils sont si loin de la Terre qu'il est impossible de mesurer la vitesse de rotation des étoiles dans leurs noyaux, même avec l'utilisation de télescopes infrarouges. Les scientifiques essayent cette méthode: ils trouvent des objets très lumineux de méga-chasseurs (générateurs quantiques émettant des ondes électromagnétiques de l'ordre du centimètre) et les regardent se déplacer autour du centre - le trou noir. Les mégamasers jouent le rôle d'un phare, mais malheureusement pour les astronomes, ils ne sont pas présents dans toutes les galaxies.
Une autre méthode est également pratiquée: l’étude du mouvement des gaz ionisés à l’intérieur des noyaux galactiques. Il existe un algorithme pour calculer la masse des trous noirs en fonction de la vitesse de déplacement de tels nuages de gaz. Cette méthode ne peut être utilisée que pour mesurer des objets dans des galaxies elliptiques et est totalement inappropriée pour déterminer la masse de trous noirs supermassifs cachés dans les noyaux des galaxies en forme de spirale. La possibilité de telles mesures ne concerne que le télescope super géant ALMA.
Qu'a appris le télescope ALMA?
La galaxie spirale NGC 1097, distante de près de 45 millions d'années-lumière et située dans la constellation de l'hémisphère sud de Pec, s'est récemment intéressée à un groupe de scientifiques dirigé par Kyoko Onishi. Ils ont étudié la configuration et la vitesse de déplacement autour du noyau des molécules de deux substances: le cyanure d'hydrogène (HCN), le formylium (HCO +). Ensuite, en utilisant des modèles informatiques développés avec le télescope ALMA, ils ont pu s’assurer que ces indicateurs sont caractéristiques de trous noirs pesant 140 millions de masses solaires. Il s'avère que le trou noir de la galaxie NGK 1097 est supermassif. Il est 35 fois plus grand que le nôtre, situé dans la voie lactée.
Cette étude a été la première à être réalisée à l'aide d'ALMA dans une galaxie en forme de spirale avec un cavalier. Désormais, l’astrophysique, utilisant ce modèle, pourra mesurer d’autres objets spatiaux gigantesques. Ces études aideront l’humanité à comprendre comment elles s’affectent et affectent les autres corps cosmiques.
