Des astrophysiciens ont mis au point une nouvelle méthode pour étudier les trous noirs supermassifs résidant au cœur des galaxies distantes.
Un quasar est un trou noir supermassif entouré d'un disque de gaz et de poussière, ou disque d'accrétion. En raison d'intenses frottements, le gaz est porté à très haute température, de sorte que le quasar rayonne intensément. Les quasars sont trop petits et trop éloignés pour que les télescopes usuels permettent d'étudier la distribution de la température dans le disque d'accrétion. José Muñoz de l'Université de Valence et ses collègues ont pourtant mis au point une nouvelle méthode utilisant le télescope spatial Hubble, et réussi à mesurer la température dans différentes régions du disque d'un quasar.
Pour ce faire, les astrophysiciens ont tiré parti d'une galaxie située entre le quasar et le télescope. Les rayons lumineux provenant du quasar et passant près de la galaxie située en avant-plan sont déviés par son champ gravitationnel, et focalisés : la galaxie agit comme une loupe. Cette « lentille gravitationnelle » crée plusieurs images du quasar et amplifie la lumière issue de celui-ci.
Cette amplification est en partie atténuée par l'absorption due à la poussière présente dans la galaxie. La lumière collectée par Hubble porte des informations sur le quasar et sur la poussière traversée. Les images multiples, provenant d'une source unique (le quasar) mais correspondant à des parcours différents de la lumière, permettent d'isoler ces deux informations : un rayon lumineux passant à l'intérieur de la galaxie sera plus absorbé qu'un rayon dévié passant à l'extérieur. La comparaison des différents trajets permet ainsi d'estimer l'abondance de poussière dans la galaxie. L'analyse spectrale indique la présence de carbone dans ces poussières.
De plus, si une étoile de la galaxie d'avant-plan est alignée avec le quasar et le télescope, on observe un effet d'amplification de la lumière similaire, nommé microlentille gravitationnelle. La déviation de la lumière est trop faible pour être observée, mais la lumière collectée correspond à une zone restreinte du disque. On peut alors étudier différentes régions du disque, et notamment mesurer leur température par analyse du spectre.
Les astronomes ont appliqué cette technique à six quasars magnifiés par une galaxie en avant-plan. Dans trois cas, ils ont observé une atténuation due à la poussière contenue dans la galaxie. Pour l'un des quasars, l'effet de microlentille gravitationnelle a été mis en évidence. L'étude de différentes régions du disque d'accrétion a permis de mettre en évidence comment la température augmente à mesure que l'on se rapproche du trou noir, et de confirmer ainsi les prédictions de certains modèles théoriques.
