Nouveaux candidats pour des noyaux galactiques actifs fuyants

Les trous noirs supermassifs (SMBH) sont des objets énormes qu'on trouve au centre de la plupart des galaxies, y compris notre Voie lactée. Ces trous noirs peuvent avoir des masses équivalentes à des millions voire des milliards de soleils. Quand deux galaxies se percutent, leurs SMBH peuvent se rassembler et former un système binaire. Pendant ce processus, ils peuvent émettre des Ondes gravitationnelles, qui sont des ondulations dans l'espace-temps causées par des objets massifs en mouvement.

Parfois, les conditions lors d'une fusion de galaxies entraînent l'éjection d'un SMBH du centre par un mécanisme connu sous le nom de recul des ondes gravitationnelles. Si ce SMBH éjecté conserve son matériel environnant, il peut briller en tant que Noyau Galactique Actif (AGN) décentré. Cependant, seulement quelques candidats de ce type ont été identifiés, et aucun n'a été confirmé jusqu'à présent.

#La recherche de noyaux galactiques actifs décentrés

Un des objectifs principaux en étudiant les galaxies est de trouver des SMBH en fuite qui peuvent aider les scientifiques à en apprendre plus sur l'évolution de ces objets massifs et sur les effets qu'ils ont sur leurs galaxies hôtes. Pour cela, les chercheurs compilent de grands échantillons de SMBH en fuite potentiels pour analyser leurs variations de masse et de rotation au fil du temps.

Une méthode utilisée pour trouver ces AGN en fuite s'appelle le "jitter astrométrique". Cela consiste à chercher des variations dans la position d'une étoile en raison de son mouvement par rapport aux étoiles de fond. Les chercheurs ont adapté la technique utilisée pour le télescope spatial Gaia afin de détecter des AGN décentrés à partir de données de relevés optiques. En observant les variations de luminosité et de position, les scientifiques peuvent identifier des candidats pour des études plus approfondies.

#Utilisation des données de Pan-STARRS1

Les scientifiques ont appliqué cette méthode de jitter aux données du relevé Pan-STARRS1, qui collecte des images du ciel nocturne depuis plusieurs années. Dans leur analyse, ils ont confirmé cinq nouveaux candidats pour des AGN en fuite, y compris un exemple particulièrement brillant, ZTF18aajyzfv. Cet objet est un quasar qui est décalé par rapport à une galaxie voisine, suggérant qu'il pourrait être un AGN en fuite.

Les chercheurs prévoyaient de suivre ZTF18aajyzfv avec des observations supplémentaires en utilisant des télescopes puissants pour collecter plus de données et confirmer son statut de trou noir en fuite.

#Le mécanisme d'éjection : ondes gravitationnelles et effets de fronde

Les SMBH peuvent être éjectés de leurs centres galactiques à cause de différents mécanismes. Lorsque les galaxies fusionnent, les SMBH peuvent former un système binaire rapproché. Les ondes gravitationnelles produites par ces systèmes peuvent ne pas être distribuées de manière égale, ce qui amène un trou noir à recevoir un coup qui le pousse hors de la galaxie. Ce processus est connu sous le nom de recul des ondes gravitationnelles.

Alternativement, lors d'une fusion impliquant une autre galaxie, les forces gravitationnelles peuvent créer un effet de fronde où l'un des SMBH est propulsé. Ce trou noir éjecté peut également conserver son gaz et sa poussière, lui faisant apparaître comme un AGN brillant.

#L'importance des AGN dans l'évolution des galaxies

Les AGN sont essentiels pour comprendre comment les galaxies changent au fil du temps. Ils peuvent influencer la formation des étoiles en injectant de l'énergie dans leur environnement. Si un AGN est complètement éjecté de sa galaxie hôte, cela peut affecter le taux de formation d'étoiles et l'évolution globale de la galaxie.

Étudier les AGN en fuite aide les scientifiques à examiner les impacts du retour d'information des trous noirs sur leurs galaxies hôtes et à explorer les relations entre les fusions de SMBH. Collecter des données sur ces objets est vital pour comprendre leurs caractéristiques avant que des méthodes de détection plus avancées, comme l'antenne spatiale de laser interféromètre (LISA), ne deviennent disponibles.

#Défis pour identifier les AGN en fuite

Malgré l'intérêt significatif pour les AGN en fuite, les identifier n'est pas évident. Seulement un nombre limité de candidats a été trouvé, principalement en raison des complexités liées à distinguer les véritables AGN d'autres phénomènes astronomiques similaires, comme les étoiles variables ou les supernovae.

Certains candidats identifiés précédemment présentaient des caractéristiques inhabituelles, mais après un examen plus approfondi, il s'est avéré qu'ils étaient des étoiles lumineuses plutôt que des AGN. Des méthodes précises sont nécessaires pour distinguer les véritables candidats des faux positifs.

#Introduction de la méthode de varstrométrie

La méthode existante appelée varstrométrie aide à identifier les AGN décentrés en mesurant leur bruit astrométrique. Cependant, les chercheurs ont reconnu le besoin d'une technique plus efficace qui pourrait gérer la grande quantité de données produites par les relevés optiques modernes. L'objectif était de développer une approche qui pourrait rapidement et précisément identifier des candidats AGN en fuite sans avoir besoin de ressources extensives.

#Critères de sélection pour les candidats AGN en fuite

Dans leur travail, les chercheurs ont établi des critères spécifiques pour sélectionner des candidats potentiels AGN en fuite en utilisant l'analyse de jitter. Les critères consistaient à mesurer les variations de luminosité des objets et à analyser leurs changements de position. L'écart type du jitter a été calculé, et les candidats devaient avoir des décalages spécifiques dans leurs positions entre différents filtres de lumière. Cette approche systématique a permis aux chercheurs d'identifier efficacement les AGN en fuite.

Grâce à cette nouvelle méthode, les chercheurs visaient à trouver un échantillon plus large de candidats qui pourraient ensuite être étudiés en détail.

#Analyse de ZTF18aajyzfv

ZTF18aajyzfv s'est distingué comme un candidat convaincant pour des études plus approfondies. Ce quasar lumineux est situé à plusieurs kiloparsecs d'une galaxie voisine. Les chercheurs ont entrepris des observations de suivi en utilisant l'Observatoire Keck pour vérifier les distances et examiner les caractéristiques spectrales de ZTF18aajyzfv et de sa galaxie hôte.

Les observations ont révélé des lignes d'émission larges provenant de l'AGN, indiquant la présence de gaz se déplaçant à grande vitesse. Ces données étaient cruciales pour évaluer la nature de l'AGN et comprendre si cela pourrait être le résultat d'un trou noir en recul ou d'un effet de fronde.

#Spectroscopie de ZTF18aajyzfv

Pour valider les résultats, les scientifiques se sont concentrés sur le décalage vers le rouge de l'AGN et de sa galaxie hôte. Les données de spectroscopie ont confirmé que les deux composants étaient au même décalage vers le rouge, indiquant qu'ils faisaient bien partie du même système. Cependant, en analysant les lignes d'émission, les chercheurs ont remarqué des caractéristiques inhabituelles qui suggéraient la présence de phénomènes supplémentaires, tels que des flux de gaz.

Les résultats spectraux ont également fourni un aperçu de la vitesse du gaz entourant l'AGN. Un décalage de vitesse entre les lignes d'émission larges et étroites pourrait indiquer que l'AGN se déplace rapidement par rapport à sa galaxie hôte, suggérant la possibilité qu'il soit un AGN en fuite.

#Modélisation computationnelle pour trouver des systèmes analogues

En plus d'analyser des données réelles, les chercheurs ont recherché des systèmes analogues en utilisant des simulations avancées pour voir s'ils pouvaient trouver des correspondances théoriques pour ZTF18aajyzfv. Les simulations ont produit des images fictives de systèmes potentiels qui ressemblaient de près à ce qui avait été observé dans ZTF18aajyzfv.

Ces systèmes analogues ont permis aux chercheurs de comparer des caractéristiques telles que la masse des galaxies, la luminosité de l'AGN et leurs séparations. En corrélant les données avec les simulations, ils visaient à mieux comprendre le scénario de formation et la dynamique de ZTF18aajyzfv.

#Interprétations de ZTF18aajyzfv

Les chercheurs ont discuté de plusieurs interprétations pour la nature de ZTF18aajyzfv, avec des possibilités incluant que l'AGN soit un trou noir en recul, un trou noir de fronde, ou un système AGN double résultant d'une fusion de galaxies. Chacun de ces scénarios a des implications différentes pour l'évolution du système et l'avenir des galaxies impliquées.

Pour confirmer la véritable nature de ZTF18aajyzfv, des imageries haute résolution et des données spectrales supplémentaires seraient nécessaires. Cela est essentiel pour déterminer s'il s'agit d'un AGN en fuite ou s'il implique plusieurs trous noirs fusionnant.

#Conclusion et perspectives futures

La recherche d'AGN en fuite comme ZTF18aajyzfv est cruciale pour comprendre la relation entre les trous noirs supermassifs et leurs galaxies hôtes. En développant de nouvelles techniques d'identification et en faisant des observations détaillées par la suite, les chercheurs espèrent construire un échantillon complet de candidats AGN en fuite.

Ce travail en cours améliorera notre compréhension de l'évolution des SMBH au fil du temps et de leurs effets sur la formation et l'évolution des galaxies. À mesure que la technologie avance et que plus de données d'observation deviennent disponibles, l'étude des AGN en fuite continuera de mettre en lumière ces événements cosmiques passionnants.