Image VLBA du quasar 3C 273, avec son long jet qui souffle. Crédit d'image: NRAO. Cliquez pour agrandir.
Lorsqu'une paire de chercheurs a dirigé le radiotélescope VLBA (Very Long Baseline Array) de la National Science Foundation vers un célèbre quasar, ils ont cherché des preuves à l'appui d'une théorie populaire expliquant pourquoi les jets ultra-rapides de particules provenant des quasars sont confinés à des ruisseaux étroits. Au lieu de cela, ils ont eu une surprise qui "pourrait renvoyer les théoriciens aux planches à dessin", selon l'un des astronomes.
"Nous avons trouvé les preuves que nous recherchions, mais nous avons également trouvé des preuves supplémentaires qui semblent les contredire", a déclaré Robert Zavala, astronome à la station de Flagstaff, Arizona, de l’Observatoire naval américain. Zavala et Greg Taylor, de l'Observatoire national de radioastronomie et du Kavli Institute of Particle Astrophysics and Cosmology, ont présenté leurs conclusions à la réunion de l'American Astronomical Society à Minneapolis, Minnesota.
On pense généralement que les quasars sont des trous noirs supermassifs au cœur des galaxies, le trou noir entouré d'un disque de matériau en rotation étant inexorablement entraîné dans la gueule gravitationnelle du trou noir. Grâce à des processus encore mal connus, de puissants jets de particules sont propulsés vers l'extérieur à des vitesses proches de celles de la lumière. Un modèle théorique populaire dit que les lignes de champ magnétique dans le disque en rotation sont étroitement torsadées et confinent les particules se déplaçant rapidement dans des "jets" étroits coulant des pôles du disque.
En 1993, Roger Blandford, astrophysicien de l'Université de Stanford et de l'Institut Kavli, a suggéré qu'un tel champ magnétique tordu produirait un motif distinct dans l'alignement, ou la polarisation, des ondes radio provenant des jets. Zavala et Taylor ont utilisé le VLBA, capable de produire les images les plus détaillées de n'importe quel télescope en astronomie, pour rechercher des preuves du modèle prédit de Blandford dans un quasar bien connu appelé 3C 273.
«Nous avons vu exactement ce que Blandford avait prédit, soutenant l'idée d'un champ magnétique torsadé. Cependant, nous avons également vu un autre modèle qui n'est pas expliqué par un tel champ », a déclaré Zavala.
En termes techniques, le champ magnétique tordu devrait provoquer un changement constant, ou gradient, de la quantité de rotation de l'alignement (polarisation) des ondes radio lorsque l'on regarde à travers la largeur du jet. Ce gradient est apparu dans les observations VLBA. Cependant, avec un champ magnétique tordu, le pourcentage des ondes qui sont également alignées ou polarisées, devrait être à son maximum au centre du jet et diminuer régulièrement vers les bords. Au lieu de cela, les observations ont montré que le pourcentage de polarisation augmentait vers les bords.
Cela signifie, disent les astronomes, que le modèle de champ magnétique torsadé a quelque chose de mal ou que ses effets sont éliminés par les interactions entre le jet et le milieu interstellaire qu'il traverse. "Quoi qu'il en soit, les théoriciens doivent se mettre au travail pour comprendre comment cela peut se produire", a déclaré Zavala.
Lorsqu'il a été informé des nouveaux résultats, Blandford a déclaré: "ces observations sont suffisamment bonnes pour justifier le développement de la théorie."
Le 3C 273 est l'un des quasars les plus célèbres de l'astronomie, et fut le premier à être reconnu comme un objet très éloigné en 1963. L'astronome de Caltech Maarten Schmidt travaillait sur un bref article scientifique sur le 3C273 dans l'après-midi du 5 février de cette même année, quand il a soudainement reconnu un motif dans le spectre de lumière visible de l'objet qui a permis un calcul immédiat de sa distance. Il a écrit plus tard que «j'ai été stupéfait par ce développement…» Quelques minutes plus tard, dit-il, il a rencontré son collègue Jesse Greenstein, qui étudiait un autre quasar, dans un couloir. En quelques minutes, ils ont constaté que le second était également assez éloigné. Le 3C 273 est à environ deux milliards d'années-lumière de la Terre dans la constellation de la Vierge, et est visible dans les télescopes amateurs de taille moyenne.
Le VLBA est un système de dix antennes de radiotélescope, chacune avec une antenne de 25 mètres (82 pieds) de diamètre et pesant 240 tonnes. De Mauna Kea sur la grande île d'Hawaï à Sainte-Croix dans les îles Vierges américaines, le VLBA s'étend sur plus de 5000 miles, offrant aux astronomes la vision la plus nette de n'importe quel télescope sur Terre ou dans l'espace. Dédié en 1993, le VLBA a la capacité de voir les moindres détails équivalent à pouvoir se tenir à New York et lire un journal à Los Angeles.
«La« vision »radio extrêmement nette du VLBA était absolument nécessaire pour faire ce travail», a expliqué Zavala. "Nous avons utilisé les fréquences radio les plus élevées auxquelles nous pouvions détecter le jet du 3C273 pour maximiser les détails que nous pouvions obtenir, et cet effort a été payant avec une grande science", a-t-il ajouté.
L'Observatoire national de radioastronomie est un établissement de la National Science Foundation, exploité en vertu d'un accord de coopération par Associated Universities, Inc.
Source d'origine: Communiqué de presse de l'ORANO
