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20
novembre 2014 |
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Les axes de rotation des
quasars sont alignés sur plusieurs milliards d'années-lumière de
distance |
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De nouvelles observations effectuées au
moyen du Très Grand Télescope (VLT) de l'ESO au Chili ont révélé
l'existence d'alignements à l'échelle des plus vastes structures
connues de l'Univers. Une équipe de chercheurs européens a découvert
que les axes de rotation de trous noirs supermassifs situés aux
centres d'un échantillon de quasars sont parallèles les uns aux
autres sur des distances de milliards d'années-lumière. De plus, les
axes de rotation de ces quasars ont tendance à être alignés sur les
vastes structures de la toile cosmique au sein de laquelle ils
résident.
Les quasars sont des galaxies dont le cœur abrite un trou noir
supermassif très actif. Ces trous noirs sont entourés de disques en
rotation dont le contenu matériel, porté à très haute température,
est bien souvent expulsé sous la forme de jets le long de leurs axes
de rotation. La brillance des quasars peut surpasser celle de
l'ensemble des étoiles réunies dans leurs galaxies hôtes.
Une équipe menée par Damien Hutsemékers de l'Université de Liège en
Belgique a utilisé l'instrument FORS qui équipe le VLT pour étudier
93 quasars connus pour former de vastes regroupements sur des
milliards d'années-lumière, à l’époque à laquelle l'Univers était
âgé du tiers de son âge actuel.
« La première singularité que nous avons relevée concerne les
axes de rotation des quasars : certains d'entre eux étaient alignés
par rapport à d'autres – en dépit du fait que ces quasars sont
distants de milliards d'années lumière », confie Damien
Hutsemékers.
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La polarisation
interstellaire dans la région du ciel correspondant à la structure à
grande échelle quasar à l'étude (données de Berdyugin et al.).
(A) Plan de vecteurs de polarisation; ascensions droites et
déclinaisons figurent en degré; la longueur des vecteurs de
polarisation est arbitraire.
(B) Distribution de polarisation (angles en degrés).
(C) Répartition des valeurs de polarisation (en %). |
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Intriguée, l'équipe a cherché à savoir
si les axes de rotation étaient liés, non seulement les uns aux
autres, mais également à la structure de l'Univers sur de grandes
échelles à l'époque considérée.
Lorsque les astronomes observent la distribution des galaxies à
l'échelle de milliards d'années lumière, ils constatent qu'elles ne
sont pas réparties uniformément dans l'espace. Elles forment une
toile cosmique constituée de filaments et de réservoirs de matière
autour d'immenses espaces vides d'où les galaxies sont quasi
absentes. Cette distribution de matière, magnifique et surprenante à
la fois, constitue ce que l'on nomme une structure à grande échelle.
Les nouveaux résultats obtenus par le VLT indiquent que les axes de
rotation des quasars tendent à être parallèles aux structures à
grande échelle auxquelles ils appartiennent. Ainsi, si les quasars
se distribuent le long d'un filament, les axes de rotation des trous
noirs centraux s'alignent sur le filament. Les chercheurs estiment à
moins d'1 %, la probabilité que ces alignements soient fortuits.
« L'existence d'une corrélation entre l'orientation des quasars
et le structure à laquelle ils appartiennent est prédite par les
modèles numériques d'évolution de notre Univers. Nos données
apportent la toute première confirmation observationnelle de cet
effet, à des échelles bien plus vastes que celle des galaxies
classiques observée jusqu'à présent » ajoute Dominique Sluse de
l'Institut Argelander d'Astronomie de Bonn en Allemagne et de
l'Université de Liège.
L'équipe ne pouvait observer directement les axes de rotation ni les
jets des quasars. Elle a donc mesuré la polarisation de la lumière
en provenance de chaque quasar – 19 d'entre eux émettaient un signal
fortement polarisé. Connaissant, entre autres choses, la direction
de cette polarisation, ils ont pu déduire l'angle du disque
d'accrétion puis déterminer la direction de l'axe de rotation du
quasar.
« L'existence de tels alignements, à des échelles bien plus
vastes qu'envisagé par les simulations actuelles, laisse entrevoir
la possibilité que nos modèles d'univers actuels soient incomplets »
conclut Dominique Sluse. |
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Ce travail de recherche a fait l'objet
d'un article intitulé “Alignment
of quasar polarizations with large-scale structures“, par D.
Hutsemékers et al., à paraître dans l'édition du 19 novembre 2014 de
la revue Astronomy & Astrophysics.
L'équipe est composée de D. Hutsemékers
(Institut d’Astrophysique et de Géophysique, Université de Liège,
Liège, Belgique), L. Braibant (Liège), V. Pelgrims (Liège) et D.
Sluse (Institut Argelander d'Astronomie, Bonn, Allemagne; Liège)
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Cette vue
d'artiste montre, de façon schématique, les étranges alignements des
axes de rotation de quasars avec les structures à grande échelle au
sein desquelles ils résident. Ces alignements ont été révélés par
des observations effectuées au moyen du Très Grand Télescope VLT de
l'ESO. Ils s'étendent sur des milliards d'années lumière et
constituent les plus vastes alignements connus dans l'Univers.
La structure à grande échelle figure en bleu, les quasars en blanc
et les axes de rotation de leurs trous noirs sous la forme de
traits. Cette image fait figure de simple illustration. Elle ne
reflète pas la distribution réelle des galaxies et des quasars.
Crédit: ESO/M. Kornmesser |
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