La naissance du VLTI et la génèse de optiques adaptatives par Pierre Léna

[jackbauer 2 13 773]

Une étude réalisée avec le VLTI et l'instrument GRAVITY+ vient d'être publiée dans Nature, et ça ressemble assez à un exploit : détermination de la masse d'un TN à Z+2 ("...Nous détectons un décalage spatial de 40 microsecondes d’arc (0,31 pc) entre les photocentres rouge et bleu de la raie Hα qui trace le gradient de vitesse d’une région de raie large en rotation...)

Comme je sais qu'il y a des gens compétents pour en parler  ici, j'espère qu'ils pourront en dire deux mots.

 

Traduction automatique :

 

Communiqué de l'ESO :

https://www.eso.org/public/france/announcements/ann24002/

 

La mesure de la masse d'un trou noir lointain démontre le potentiel de GRAVITY+

 

Pour la première fois, des astronomes ont mesuré directement la masse d’un trou noir lointain, si lointain qu’il a fallu 11 milliards d’années pour que la lumière provenant de son environnement nous parvienne. L’équipe, dirigée par Taro Shimizu de l’Institut Max Planck de Physique Extraterrestre en Allemagne, a découvert que le trou noir, appelé J0920, a une masse environ 320 millions de fois supérieure à celle du Soleil. CeQe réussite, décrite dans un article publié aujourd’hui dans la revue Nature, a été rendue possible grâce à GRAVITY+, une série de mises à jour du Very Large Telescope Interferometer (VLTI) de l’ESO et de son instrument GRAVITY, qui permet d’obtenir des images jusqu’à 40 fois plus nettes que celles obtenues avec le télescope spatial James Webb.

Pour mesurer directement la masse d’un trou noir, les astronomes utilisent des télescopes pour suivre le mouvement du gaz et des étoiles qui l’entourent. Plus ces mouvements se déplacent rapidement, plus la masse enfermée dans l’orbite de la matière est importante. Cette technique a été utilisée pour mesurer la masse des trous noirs proches, dont celui qui se trouve au centre de la Voie lactée. Toutefois, à des distances très éloignées, ce mouvement est extrêmement difficile à observer. Cela signifie que jusqu’à présent, il n’avait pas été possible d’effectuer des mesures directes similaires de la masse des trous noirs lointains, qui nous permettent une nouvelle perspective sur une période de l’histoire de l’Univers au cours de laquelle les galaxies et les trous noirs se développaient rapidement.

La mesure directe de la masse de J0920 n’a été possible qu’avec la première série d’améliorations de GRAVITY+. Ces améliorations ont permis aux astronomes d’observer avec plus de précision que jamais le gaz lointain et peu lumineux qui entoure le trou noir, en utilisant une technique appelée suivi des franges hors axe à grand champ. La mesure précise de la masse de J0920 est une première étape pour aider les astronomes à comprendre comment les trous noirs et les galaxies se sont développés ensemble à une époque où l’Univers n’avait que quelques milliards d’années et où les galaxies étaient encore en formation. Dans le cas de J0920, la nouvelle mesure de masse révèle que le trou noir est environ quatre fois moins massif que prévu compte tenu de la masse de sa galaxie hôte, ce qui indique un retard dans la croissance du trou noir par rapport à la galaxie qui l’entoure.

GRAVITY+ utilise l’interférométrie pour combiner la lumière qui arrive aux quatre télescopes (UT) de 8 mètres qui font partie du VLTI. Une fois achevé, il sera doté d’une technologie d’optique adaptative améliorée qui permettra de mieux corriger le flou causé par l’atmosphère terrestre et d’améliorer le contraste des observations. GRAVITY+ mettra également en place une nouvelle étoile guide laser sur chacune des UT1-3, et utilisera l’un des lasers actuellement installés sur l’UT4, afin d’observer des objets moins lumineux et plus éloignés que ce qui est actuellement possible.

Les mises à jour de GRAVITY+ sont effectuées de manière progressive, afin de limiter les perturbations des opérations scientifiques du VLTI. Cela permet également aux astronomes de tester en continu les performances de GRAVITY+ au fur et à mesure qu’il devient opérationnel. L’ensemble des mises à jour devrait être achevé en 2025. Les nouvelles fonctionnalités profiteront à tous les instruments du VLTI actuels et futurs, ainsi qu’aux scientifiques qui les utilisent.

 

 

 

Extrait du communiqué du Max Planck Institute :

 

« En 2018, nous avons effectué les premières mesures révolutionnaires de la masse d’un trou noir d’un quasar avec GRAVITY », explique Taro Shimizu, scientifique au MPE et auteur correspondant de la nouvelle étude publiée dans Nature. « Ce quasar était pourtant très proche. Maintenant, nous avons poussé jusqu’à un décalage vers le rouge de 2,3, ce qui correspond à un temps de retour en arrière de 11 milliards d’années. GRAVITY+ ouvre maintenant une nouvelle voie précise pour étudier la croissance des trous noirs à cette époque critique, souvent appelée « midi cosmique », lorsque les trous noirs et les galaxies se développaient rapidement.

« C’est vraiment la prochaine révolution en astronomie – nous pouvons maintenant obtenir des images de trous noirs dans l’Univers primordial, 40 fois plus nettes que ce qui est possible avec le télescope James Webb », souligne Frank Eisenhauer, le directeur du MPE qui dirige le groupe de développement de l’instrument GRAVITY et des améliorations de GRAVITY+.

GRAVITY combine les quatre télescopes de 8 mètres du Very Large Telescope de l’ESO par interférométrie, créant ainsi un télescope virtuel géant d’un diamètre de 130 mètres. Grâce aux dernières mises à jour utilisant un nouveau mode de suivi des franges à grand champ et hors axe, GRAVITY-Wide a pu observer la région centrale de la galaxie SDSS J092034.17+065718.0, l’un des quasars les plus lumineux de l’univers primordial.

L’équipe a été en mesure de résoudre spatialement ce que l’on appelle la « région des raies larges », en observant le mouvement des nuages de gaz autour du trou noir central alors qu’ils tournent dans un disque épais. Cela permet une mesure directe et dynamique de la masse du trou noir. Avec 320 millions de masses solaires, la masse du trou noir s’avère en fait sous-pondérée par rapport à sa galaxie hôte qui a une masse d’environ 60 milliards de masses solaires. Cela suggère que la galaxie hôte s’est développée plus rapidement que le trou noir supermassif, ce qui indique un délai entre la croissance de la galaxie et celle du trou noir pour certains systèmes.

 

 

 

Le papier sur arXiv :

https://arxiv.org/abs/2401.14567

A dynamical measure of the black hole mass in a quasar 11 billion years ago

Modifié 30 janvier par jackbauer 2

[Optrolight 844]

Merci pour ce lien de cette conf.

Pour le développement du VLTI depuis sa genèse il y a aussi LE BLUE BOOK

https://www.eso.org/public/archives/books/pdf/book_0005.pdf

 

Ce bouquin décrit ce que devrait être le VLT(I) avant sa construction pour adresser les domaines scientifiques identifiés à l'époque.

Concernant l'interférométrie il est quand même incroyable avec la mise en place de Gravity+ actuellement qu'on va avoir cocher toutes les cases des systèmes nécessaires.

D'ici 2 ou 3 ans le VLT(I) sera enfin complet comme imaginé dans les rêves des grands astrophysiciens il y a 40 ans.