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AstrophysiquePost� par Michel le Jeudi 01/11/2012 � 12:00
Un trou noir supermassif souffle une bulle g�ante de gaz chaud
trou noir supermassif bulle gaz chaud galaxie M87 6 commentaires
Utilisant le nouveau radiot�lescope europ�en Low Frequency Array LOFAR, les astronomes - dont ceux de l'Observatoire de Paris, de l'Observatoire de la C�te d'Azur et du CNRS - ont obtenu l'une des meilleures images jamais r�alis�es d'une bulle g�ante (Une étoile géante est une étoile de classe de luminosité II ou III. Dans le diagramme de Hertzsprung-Russell, les géantes forment deux branches au-dessus de la séquence principale. Elles...) de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme...) chaud souffl�e par un trou noir supermassif (En astrophysique, un trou noir supermassif est un trou noir dont la masse est d'environ un million � un milliard de masses solaires. C'est le type de trou noir le plus grand, apr�s le -- encore hypoth�tique -- trou noir primordial, le trou noir...). Le clich� montre comme un gigantesque ballon rempli de plasma ( En physique, le plasma d�crit un �tat de la mati�re constitu� de particules charg�es (d'ions et d'�lectrons). Le plasma quark-gluon est un plasma qui constituerait les grandes...) �metteur d'ondes basses fr�quences. Ses dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie � la taille ; les dimensions d'une pi�ce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son �paisseur, ou bien...) d�passent celles d'une galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de...) enti�re, telle que la n�tre, observ�e dans le visible. Image en fausses couleurs de la galaxie M 87.
La lumi�re visible (La lumi�re visible, appel�e aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre �lectromagn�tique qui est visible pour l'œil humain.) appara�t en blanc (Le blanc est la couleur d'un corps chauffé à environ 5 000 °C (voir l'article Corps noir). C'est la sensation visuelle obtenue avec un spectre lumineux continu, d'où l'image que l'on en donne parfois :...) et bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand � blao � = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle...) (donn�es Sloan Digital Sky Survey SDSS).
L'�mission radio enregistr�e par LOFAR est cod�e en jaune-orang�.
Au centre, l'�mission radio tr�s intense provient du jets de particules propuls� par le trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense qu’il empêche toute forme de matière ou de rayonnement de...) supermassif.
Les trous noirs sont des objets si massifs qu'ils attirent toute mati�re (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de l'espace et...) et lumi�re (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement...). Certains sont actifs et absorbent du gaz et des �toiles de leur environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des �l�ments naturels et artificiels au sein duquel se d�roule la vie humaine. Avec les enjeux �cologiques...). Cependant, une partie de cette mati�re ne tombe pas dans l'astre. Elle est expuls�e en jets de particules, acc�l�r�es � des vitesses proches de celle de la lumi�re. Lorsque les jets ralentissent, ils cr�ent une bulle de gaz chaud, qui peut aller jusqu'� englober la galaxie-h�te. Invisible aux t�lescopes optiques, cette �mission diffuse est extr�mement lumineuse dans le registre des ondes radio basses fr�quences utilis�es, entre 20 et 160 m�gahertz (MHz), soit des longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation r�versible de propri�t�s physiques locales. Elle transporte de l'�nergie sans transporter de mati�re.) comprises entre 2 et 15 m�tres. Le t�lescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique...) LOFAR utilise pr�s de 50 000 antennes tr�s simples (dip�les) r�parties en une cinquantaine de stations aux Pays-Bas, en Allemagne, au Royaume-Uni, en Su�de et en France (station de radioastronomie (La radioastronomie est une branche de l'astronomie qui s'occupe de l'observation du ciel dans le domaine des ondes radio. C'est une science relativement jeune qui a fait ses d�buts dans les ann�es 1930.) de Nan�ay, unit� de l'Observatoire de Paris (Paris est une ville fran�aise, capitale de la France et le chef-lieu de la r�gion d’�le-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les confluents de la Marne et de la Seine en amont,...) et du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public fran�ais (EPST).), Cher, r�gion Centre, pr�s d'Orl�ans). Cet instrument unique est ainsi d�ploy� sur des distances qui atteignent, parfois, plus de mille kilom�tres (Le m�tre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unit� de base de longueur du Syst�me international. Il est d�fini comme la distance parcourue par la lumi�re dans le vide en 1/299 792 458 seconde.). Le r�sultat publi� dans la revue europ�enne Astronomy & Astrophysics souligne le potentiel du r�seau (Un r�seau informatique est un ensemble d'�quipements reli�s entre eux pour �changer des informations. Par analogie avec un filet (un r�seau est un ��petit rets��, c'est-�-dire un petit filet), on appelle nœud (node) l'extr�mit�...) de LOFAR. Ces observations (L’observation est l’action de suivi attentif des ph�nom�nes, sans volont� de les modifier, � l’aide de moyens d’enqu�te et d’�tude...) montrent les liens qui unissent le trou noir central super-massif, la galaxie qui l'h�berge et leur environnement. Comme les esp�ces vivantes en symbiose, une galaxie et son trou noir m�nent une existence intimement li�e. La galaxie et son environnement alimentent le trou noir en gaz. En retour le trou noir renvoie de l'�nergie (Dans le sens commun l'�nergie d�signe tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumi�re, de produire un mouvement.), sous forme de puissants jets de particules, r�chauffant la mati�re environnante. Les sc�narios r�cents de formation de galaxies sugg�rent que ce processus contr�le (Le mot contr�le peut avoir plusieurs sens. Il peut �tre employ� comme synonyme d'examen, de v�rification et de ma�trise.) en r�alit� la formation d'�toiles dans les amas de galaxies (Un amas de galaxies est l'association de plus d'une centaine de galaxies li�es entre elles par la gravitation. En de�� de 100, on parle plut�t de groupe de galaxies, m�me si la fronti�re entre groupe et amas n'est pas clairement...). L'image a �t� obtenue pendant la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employ� dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de tests pr�liminaires du radiot�lescope (Un radiot�lescope est un t�lescope sp�cifique utilis� en radioastronomie pour capter les ondes radio�lectriques �mises par les astres. Les...) LOFAR. Il s'est agi de pointer - en combinant num�riquement les diff�rents signaux re�us, non pas en orientant physiquement les antennes - la galaxie elliptique g�ante Messier 87 qui domine au centre de l'amas de galaxies de la Vierge. Celle-ci est 2000 fois plus massive (Le mot massif peut �tre employ� comme :) que la Voie lact�e (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une majuscule) est le nom de la...) et abrite en son sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier celle des mammifères...) l'un des plus gros trous noirs connus, ayant une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de...) atteignant pr�s de six milliards de soleils (Soleils est une association à but humanitaire implantée sur le campus de Supélec (École Supérieure d'Electricité).). Il engloutit l'�quivalent de la masse de la plan�te (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante...) Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des...) en quelques minutes ( Forme premi�re d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie g�ologique ; la minute de terrain...). Cette mati�re est convertie, pour l'essentiel, en jets de particules ultra (ULTra (pour (en)« Urban Light Transport ») est un système de transport individuel de type Personal Rapid Transit (PRT), autrement dit un moyen de transport automatique...) rapides et, pour le restant, en rayonnement (Le rayonnement est un transfert d'�nergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement �lectromagn�tique (par exemple :...) intense. Ces observations illustrent la violence des interactions entre les trous noirs supermassifs et leur environnement. Collaboration Ces travaux ont �t� men�s par Francesco de Gasperin, du Max Planck Institute for Astrophysics Garching (Allemagne). Les coauteurs fran�ais sont: Cyril Tasse chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) d�signe une personne dont le m�tier consiste � faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le m�tier de chercheur tant les...) postdoctoral � l'Observatoire de Paris, Chiara Ferrari ( Automobiles et motos Ferrari, constructeur automobile italien dont le nom provient de son fondateur Enzo Ferrari. Scuderia Ferrari, l'�curie de course du...) astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) adjointe � l'Observatoire de la C�te d'Azur, et Wim van Driel astronome � l'Observatoire de Paris. LOFAR en Europe et en France Le Low Frequency Array LOFAR est un instrument innovant capable de d�tecter les ondes radio avec des longueurs d'ondes allant jusqu'� 30 m�tres. Celles-ci sont �mises dans l'espace lointain par des objets exotiques tels que trous noirs, �toiles � neutrons en rotation et supernovae. Pour les d�tecter, on utilise des milliers d'antennes r�parties dans toute l'Europe et combine les signaux dans un supercalculateur bas� aux Pays-Bas. Une centaine de gigabits de donn�es (Dans les technologies de l'information (TI), une donn�e est une description �l�mentaire, souvent cod�e, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un...) par seconde ( Seconde est le f�minin de l'adjectif second, qui vient imm�diatement apr�s le premier ou qui s'ajoute � quelque chose de nature identique. La seconde est une unit� de...) sont analys�s en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) r�el afin de fournir les images les plus d�taill�es jamais r�alis�es dans ce nouveau domaine. L'utilisation est coordonn�e par l'institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) n�erlandais de radioastronomie Astron pour un consortium compos� des Pays-Bas, d'Allemagne, du Royaume-Uni, de la Su�de et de la France. L'Observatoire de Paris (1), l'Observatoire de la C�te d'Azur (2), le CNRS � Orl�ans (3) et la station de radioastronomie de Nan�ay (Cher, r�gion Centre) sont directement impliqu�s dans la mise en oeuvre du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité...). En particulier, ils participent � l'exploitation scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre � l'�tude d'une science ou des sciences et qui se consacre � l'�tude d'un domaine avec la rigueur et les m�thodes scientifiques.) des relev�s extragalactiques et de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) transitoire. Le syst�me logiciel (En informatique, un logiciel est un ensemble d'informations relatives à des traitements effectués automatiquement par un appareil informatique. Y sont inclus les...) de construction d'image, �quivalent d'une optique adaptative (L'optique adaptative est une technique qui permet de corriger en temps r�el les d�formations �volutives et non-pr�dictives d'un front d'onde gr�ce � un miroir...) num�rique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à une information dite...), est une pi�ce ma�tresse de technologie (Le mot technologie poss�de deux acceptions de fait :) tr�s avanc�e indispensable au bon fonctionnement de l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise...). Il a �t� presque enti�rement con�u � l'Observatoire de Paris (site de Meudon). Beaucoup de solutions instrumentales et num�riques d�velopp�es dans le cadre seront vitales pour les futurs (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) projets de radiot�lescopes mondiaux comme le Square Kilometre Array SKA. Super station En parall�le, cinq laboratoires de l'Observatoire de Paris et du CNRS (Orl�ans), en collaboration avec d'autres �quipes europ�ennes, ont d�velopp� un concept de "super station LOFAR". Il s'agit d'une extension g�ante de la partie basse fr�quence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on emploie le mot fréquence sans précision, on...), � Nan�ay, qui pourra �tre utilis�e conjointement avec LOFAR ou comme un instrument autonome, avec comme atout majeur une tr�s grande sensibilit� instantan�e. L'�tude a �t� r�alis�e dans le cadre d'un contrat ANR. Le prototype construit � l'�t� 2012 est en test sur le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.). Les financements pour la construction de l'instrument - surnomm� NenuFAR - sont activement recherch�s.
(1) Le laboratoire Galaxies, �toiles, Physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la...) et Instrumentation (Le mot instrumentation est employ� dans plusieurs domaines :) GEPI est un d�partement scientifique de l'Observatoire de Paris. Il est associ� au CNRS et � l'Universit� (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) Paris Diderot.
(2) Le laboratoire Lagrange est une unit� conjointe du CNRS, de l'Observatoire de la C�te d'Azur et de l'Universit� de Nice Sophia-Antipolis.
(3) Le Laboratoire de Physique et Chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces...) de l'Environnement et de l'Espace LPC2E est une unit� mixte de recherche (La recherche scientifique d�signe en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de d�velopper les connaissances scientifiques. Par extension...) du CNRS et de l'Universit� d'Orl�ans. Il associ� � l'Observatoire des Sciences de l'Univers en R�gion Centre OSUC.
R�f�rence:
L'�tude M 87 at metre wavelengths: the LOFAR picture est parue dans Astronomy & Astrophysics Commentez et d�battez de cette actualit� sur notre forum Techno-Science.net.
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Source: Observatoire de Paris
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