Un groupe de chercheurs dirigé par Paula Sánchez-Saez, doctorante au Département d'astronomie de l'Université du Chili, a pu déterminer que le taux de variabilité de la lumière émise par le matériau absorbé par les trous noirs supermassifs dans les noyaux des galaxies actives est déterminé par le taux d'accrétion, c'est-à-dire la quantité de matière absorbée.
«La lumière émise par un matériau dont la luminosité change considérablement avec le temps, nous pouvons donc parler de certains changements. On sait que ça change, mais on ne sait toujours pas pourquoi quand on observe d'autres objets, comme des étoiles ou des galaxies sans noyaux actifs, on voit que leur luminosité est constante dans le temps, mais si l'on regarde les galaxies avec des noyaux actifs , leur luminosité augmente et diminue, c'est-à-dire complètement imprévisible. Nous avons étudié la relation entre l'amplitude de la variabilité et la luminosité moyenne émise par un trou noir supermassif (AGN) et le taux d'accrétion d'AGN (c'est-à-dire la quantité de matière absorbée par le trou noir par an). Les résultats de notre analyse montrent que, contrairement à ce que l'on pensait auparavant, la seule propriété physique importante pour expliquer l'amplitude de la variabilité est le taux d'accrétion AGN », explique Paula Sanchez dans sa publication.
L'étude a révélé qu'il n'y a qu'une seule propriété physique qui peut prédire la variabilité de ces objets: le taux d'accrétion. «La seule chose qui compte, c'est la quantité de matière qui pénètre dans ce trou noir supermassif. Donc, si elle suit un «régime» ou si elle «avale», alors il lui faut beaucoup d'énergie pour «manger» … c'est-à-dire que cela détermine si beaucoup ou peu. Notre découverte est que moins ils «avalent», plus ils changent », a expliqué Polina Lyra, chercheuse au Département d'astronomie de l'Université du Chili et chercheuse au Centre d'excellence en astrophysicien CATA.
Pour Paula Sanchez-Saez, la première auteur de l'étude, l'importance de cette découverte est d'essayer de comprendre quel est le mécanisme physique de cette variabilité – l'une des caractéristiques les plus inhérentes aux noyaux galactiques actifs.
«Les résultats obtenus dans cette étude remettent en question l'ancien paradigme selon lequel l'amplitude de la variabilité de l'AGN dépend principalement de la luminosité de l'AGN. On pensait que la mesure de la masse des trous noirs n'était pas toujours possible, par conséquent, la mesure du taux d'accrétion peut être effectuée avec précision pour plusieurs objets à la fois. Selon les données du SDSS, les propriétés physiques peuvent être mesurées pour environ 2000 objets, ce qui a également été observé dans l'enquête de variabilité QUEST-La Silla AGN. De plus, à partir de notre observation, nous avons pu obtenir des courbes de lumière de très bonne qualité pour un grand échantillon d'objets, nous avons donc pu étudier indépendamment la variabilité de chaque objet, ce qui n'était pas possible auparavant pour la plupart des AGN. Grâce à des mesures précises des propriétés physiques des AGN, associées à une bonne caractérisation de la variabilité des AGN individuels, nous avons pu déterminer que le principal facteur déterminant l'amplitude de la variation est le taux d'accrétion, ou plus, ou en termes techniques, le rapport d'Eddington.
Les données utilisées dans ce travail proviennent de deux sources à la fois. Pour analyser la variabilité, les scientifiques ont utilisé les données de l'enquête de variabilité QUEST-La Silla AGN (menée par Paulina Lira), qui a été réalisée de 2010 à 2015, observant cinq emplacements extragalactiques à la fois. Pour étudier les propriétés physiques des AGN, des données spectrales publiques du Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ont été utilisées.
À l'avenir, les chercheurs prévoient d'étudier la chronologie de la variabilité de ces noyaux galactiques actifs:
«Une autre propriété très importante est l'échelle de temps de la variabilité de ces objets. Pour mesurer avec précision cette propriété, nous devons avoir des courbes de lumière qui s'étendent sur 10 ans. Par conséquent, nous devons attendre les recherches futures, telles que les observations du Grand Télescope d'Observation Synoptique (LSST), pour fournir plus de données photométriques que nous pouvons combiner avec les données actuelles, afin que nous puissions combiner ces données avec nos données de l'enquête de variabilité QUEST-La Silla AGN qui étendra nos courbes de lumière à environ 20 ans », a conclu Paula.
