Les trous noirs peuvent être invisibles, mais la matière surchauffée qui s’empile autour d’eux brille dans le spectre des rayons gamma. Le vaisseau spatial Integral de l’ESA a récemment calibré le niveau de ce rayonnement de fond en observant un point du ciel et en laissant passer la Terre devant lui, pour le bloquer lentement. Grâce à ces calculs, les astronomes seront mieux en mesure de distinguer les sources ponctuelles de rayons gamma du lavage du rayonnement de fond.
Les astronomes qui utilisent l’observatoire orbital à rayons gamma de l’ESA, Integral, ont franchi une étape importante vers l’estimation du nombre de trous noirs dans l’Univers.
Une équipe internationale, dirigée par Eugene Churazov et Rashid Sunyaev, Space Research Institute, Moscou, et impliquant des scientifiques de tous les groupes du consortium Integral, a utilisé la Terre comme un bouclier géant pour observer le nombre de rayons gamma révélateurs de l'Univers lointain. diminuer à zéro, car notre planète a bloqué leur vue.
"Pointez Integral n'importe où dans l'espace et il mesurera les rayons gamma", explique Pietro Ubertini de l'INAF, Italie, et chercheur principal sur l'imageur de rayons gamma d'Integral. La plupart de ces rayons gamma ne proviennent pas de sources proches, mais d'objets célestes si éloignés qu'ils ne peuvent pas encore être distingués en tant que sources individuelles. Cette émission lointaine de rayons gamma crée une lueur perpétuelle qui baigne l'Univers.
La plupart des astronomes pensent que les objets invisibles sont des trous noirs supermassifs, des millions ou des milliards de fois plus lourds que le Soleil et chacun assis au centre d'une galaxie. Lorsque les trous noirs avalent de la matière, les gaz tourbillonnants libèrent des rayons X et des rayons gamma. Mesurer avec précision la lueur, connue sous le nom d'arrière-plan des rayons X et gamma, est la première étape vers le calcul du nombre de trous noirs qui y contribuent et de la distance à laquelle ils se trouvent dans l'Univers.
Les nouvelles observations intégrales ont été faites en janvier et février 2006 et fournissent des données très précises sur le fond des rayons gamma. La clé du succès était d'utiliser la Terre comme bouclier.
Permettre à la Terre d'entrer dans le champ de vision d'Integral va à l'encontre de l'ensemble standard d'observations nominales pour le satellite, car les dispositifs optiques nécessaires pour déterminer l'attitude du vaisseau spatial seraient aveuglés par la Terre brillante. Cette opération a donc nécessité des efforts remarquables de la part des équipes ISOC / MOC qui opèrent la mission, qui ont dû s'appuyer sur des mécanismes alternatifs de contrôle des engins spatiaux. Mais le risque en valait la peine: en mesurant la diminution du flux de rayons gamma une fois que la Terre avait bloqué la vue d'Integral et en faisant un modèle des émissions atmosphériques de la Terre, les astronomes ont précisément mesuré l'arrière-plan des rayons gamma.
Un autre avantage des observations intégrales est que les instruments complémentaires de l'observatoire ont permis de mesurer simultanément la force des rayons X et des rayons gamma. Dans le passé, différents satellites ont dû mesurer les différentes énergies des rayons X et des rayons gamma, laissant aux astronomes la tâche de devoir reconstituer les résultats comme les pièces d'un puzzle.
Ce n'est pas seulement l'éclat global qu'Integral a vu. Avant le lancement du satellite, seules quelques dizaines d’objets célestes ont été observés dans les rayons gamma. Désormais, Integral voit environ 300 sources individuelles dans notre galaxie et environ 100 des trous noirs supermassifs les plus brillants des autres galaxies. Ce sont la pointe de l'iceberg. Les astronomes pensent qu'il y a des dizaines de millions de trous noirs actifs répartis dans l'espace, tous contribuant à l'arrière-plan des rayons gamma. D'après des observations antérieures dans la bande de rayons X plus douce, il est connu que le rayonnement de fond mou est presque entièrement peuplé de noyaux galactiques actifs (AGN). Il est donc très probable que ces objets soient également responsables ici à des énergies intégrales supérieures, même si cela n'est pas encore prouvé.
La prochaine étape consiste pour les astronomes à programmer des modèles informatiques pour calculer comment les émissions de cette population invisible de trous noirs fusionnent pour donner la lueur observée. Ces modèles informatiques prédiront le nombre et la distance des trous noirs et fourniront un aperçu de leur comportement au centre des galaxies jeunes, d'âge moyen et anciennes. Pendant ce temps, l'équipe Integral continuera d'affiner ses mesures de l'arrière-plan perplexe des rayons gamma.
Source d'origine: communiqué de presse de l'ESA
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