Une étude, dont les résultats intitulés «Spatially resolved rotation of the broad-line region of a quasar at sub-parsec scale» sont publiés dans la revue Nature et disponibles en pdf, a permis, pour la première fois hors de notre galaxie, de révéler, grâce à l'instrument Gravity du VLT, les propriétés des nuages de gaz en mouvement rapide au plus près d'un trou noir super-massif, permettant de mesurer la masse du trou noir avec une précision sans précédent.

Notons tout d'abord que «les chercheurs estiment généralement la masse des trous noirs super-massifs situés au cœur des galaxies en observant le mouvement d'étoiles ou de gaz tournant autour : schématiquement, plus ils tournent vite, plus le trou noir est massif».

Comme «pour les galaxies lointaines, mesurer directement les mouvements du gaz au plus près du trou noir était jusqu'ici impossible, ces régions gazeuses étant trop petites pour être observables», la masse du trou noir central, est estimée en mesurant «plutôt le temps séparant l'émission de lumière depuis l'environnement immédiat du trou noir et sa réverbération par les nuages de gaz, pour en déduire la taille de la structure de gaz et, de là, la masse du trou noir», une méthode dite de 'cartographie de réverbération'.

Dans l'étude ici présentée, l'instrument Gravity du VLT a été utilisé «pour plonger au cœur de 3C 273 (*), le premier quasar identifié, situé au centre d'une galaxie à environ 2,5 milliards d'années-lumière». L'instrument  Gravity combine, «selon une technique appelée interférométrie», la lumière «reçue par les quatre télescopes du VLT, au Chili» ( cette cette combinaison «équivalente à un télescope de 130 mètres de diamètre», offre «un gain énorme en résolution spatiale puisqu'elle permettrait par exemple de déceler une pièce de 1 euro posée sur la Lune»).

Au bout du compte, «l'observation du quasar 3C 273 par Gravity a permis de détecter pour la première fois le mouvement des nuages de gaz en rotation au plus près du trou noir d'un quasar»: la structure de gaz observée, «d'un rayon de près de 4 000 milliards de kilomètres», tourne «à des vitesses de plusieurs milliers de kilomètres par seconde autour d'un axe correspondant au jet de matière émis par le quasar».

Ces données «ont permis de 'peser' le trou noir super-massif au cœur de 3C 273»: concrètement, «la masse estimée grâce à Gravity, environ 300 millions de masses solaires, est conforme aux mesures antérieures obtenues par cartographie de réverbération, mais avec une précision 100 fois meilleure».

De la sorte, Gravity valide «la méthode de 'cartographie par réverbération' pour peser les trous noirs super-massifs et offre en outre une nouvelle méthode indépendante, et extrêmement précise, pour mesurer leur masse dans des milliers d'autres quasars».

Lien externe complémentaire (source Simbad)

(*) 3C 273