Un scientifique bangladais mène une étude cosmique offrant un regard plus clair sur les trous noirs

En septembre 2020, le bihebdomadaire scientifique américain prééminent – Science News – a nommé 10 scientifiques dans le monde – tous âgés de moins de 40 ans – qu’il considérait comme les plus prometteurs dans leurs domaines respectifs de travaux scientifiques. La scientifique bangladaise Tonima Tasnim Ananna, alors âgée de seulement 29 ans, figurait sur la liste des « 10 scientifiques à surveiller » de Science News, étant la plus jeune du lot.

Science News, qui en est maintenant à sa 100e année de publication, a salué son exploit en disant : « Tonima Tasnim Ananna fait sortir de leur cachette les trous noirs les plus lourds. Elle a dessiné l’image la plus complète à ce jour des trous noirs à travers l’univers – où ils se trouvent, comment ils se développent et comment ils affectent leur environnement.

Deux ans plus tard, Tonima et son équipe du Dartmouth College aux États-Unis ont fait progresser les connaissances de l’humanité sur les trous noirs et les lumières émises par ceux-ci, ce qui a longtemps mystifié les chercheurs.

On pense que les trous noirs supermassifs résident au centre de presque toutes les grandes galaxies. Les objets spatiaux dévorent le gaz galactique, la poussière et les étoiles. En connaissant la vitesse à laquelle un trou noir se nourrit, sa masse et la quantité de rayonnement à proximité, les chercheurs peuvent déterminer quand certains trous noirs ont subi leurs plus grandes poussées de croissance. Cette information, à son tour, peut leur parler de l’histoire de l’univers.

Tonima Tasnim Ananna, associée de recherche postdoctorale, à droite, et Ryan Hickox, professeur de physique et d’astronomie, à l’observatoire historique Shattuck de Dartmouth Site Web du Dartmouth College

Lorsque de nouvelles images capturées par le télescope spatial James Webb de la NASA aident les scientifiques à comprendre certaines des forces les plus puissantes de l’univers, la dernière étude d’Ananna et de son équipe clarifie le mystère des trous noirs supermassifs au stade de croissance rapide, connus sous le nom de noyaux galactiques actifs ou AGN. .

« Les signatures lumineuses de ces objets ont mystifié les chercheurs pendant plus d’un demi-siècle », explique Tonima Tasnim Ananna, actuellement associée de recherche postdoctorale dans le groupe du professeur Ryan Hickox au Dartmouth College. Elle est l’auteur principal d’un nouvel article sur la famille spéciale des trous noirs, publié le mois dernier dans l’Astrophysical Journal (ApJ), dirigé par l’American Astronomical Society.

La lumière provenant de trous noirs quasi supermassifs peut avoir différentes couleurs avec des niveaux de luminosité et des signatures spectrales variés. Jusqu’à récemment, les chercheurs pensaient que les différences dépendaient de l’angle de vue et de la mesure dans laquelle un trou noir était obscurci par son « tore », un anneau de gaz et de poussière en forme de beignet qui entoure généralement les noyaux galactiques actifs.

Mais Ananna, Ryan Hickox et les autres membres de leur équipe ont contesté ce modèle et ils ont découvert que les trous noirs avaient une apparence différente car ils se trouvaient en fait à des étapes distinctes du cycle de vie.

Selon un reportage du Dartmouth College, l’étude de l’équipe a révélé que la quantité de poussière et de gaz entourant un trou noir supermassif est directement liée à l’activité avec laquelle il se développe. Lorsqu’un trou noir se nourrit à un rythme élevé, l’énergie évacue la poussière et le gaz. En conséquence, il est plus susceptible d’être dégagé et d’apparaître plus lumineux.

La recherche fournit certaines des preuves les plus solides à ce jour qu’il existe des différences fondamentales entre les trous noirs supermassifs avec différentes signatures lumineuses, et que ces différences ne peuvent pas être expliquées uniquement par le fait que l’observation se déroule à travers ou autour du tore d’un AGN.

“Cela confirme l’idée que les structures en tore autour des trous noirs ne sont pas toutes identiques”, a déclaré le rapport du Dartmouth College, citant Hickox, co-auteur de l’étude. “Il y a une relation entre la structure et la façon dont elle se développe.”

Porter l’étude à de plus grandes distances de l’Univers

Dans une interview par e-mail avec Dhaka Tribune, Ananna dit que leurs recherches ouvriront des voies pour mieux comprendre d’où viennent les trous noirs supermassifs, nous donnant finalement plus de connaissances sur l’univers dans son ensemble.

“Ce résultat est l’instantané actuel de l’Univers, mais à mesure que nous regardons à de plus grandes distances, nous regardons plus loin dans le temps et nous voulons comprendre comment les trous noirs ont évolué au fil du temps, donc les prochaines étapes de mon équipe seront d’élargir notre étude. à de plus grandes distances de l’Univers », a expliqué Ananna, diplômée du Bryn Mawr College qui a obtenu sa maîtrise et son doctorat à l’Université de Yale.

Parlant du télescope spatial James Webb (JWST) de la NASA, Ananna déclare : « Le télescope Hubble a été lancé en 1990 et nous a fourni des images de galaxies d’une clarté sans précédent. Cela a incité la communauté astronomique à agir pour construire un télescope qui pourrait fournir encore plus de clarté et voir encore plus loin dans le temps, et c’est ainsi que le JWST a été proposé. Ce télescope est en construction depuis deux décennies. En fait, lorsque j’étais stagiaire au Space Telescope Science Institute (STScI) de la NASA en 2011, les miroirs plaqués or étaient déjà construits et assemblés, et j’ai pu les voir et rencontrer le Dr. Jane Rigby, l’astrophysicienne du Goddard Space Flight Center qui a présenté les images du JWST au président Biden en juillet.

Les trous noirs supermassifs peuvent être obscurcis par un anneau de poussière et de gaz en forme de beignet, appelé « tore ». Site Web du Dartmouth College« Elle travaille sur ce télescope depuis environ 15 ans, et beaucoup de gens ont passé toute une carrière à construire ce télescope. Il existe de nombreux facteurs de risque associés à un lancement comme celui-ci, il est donc vraiment étonnant que tout leur travail acharné ait porté ses fruits.

Ananna déclare en outre : « Le JWST est un télescope infrarouge, tandis que le télescope spatial Hubble est un télescope optique. Ce sont deux parties distinctes du spectre électromagnétique. Nous pouvons voir la lumière optique en utilisant nos yeux. Nous pouvons sentir l’infrarouge comme de la chaleur et nous voyons l’effet des rayons ultraviolets sur notre peau. Chaque longueur d’onde nous montre un aspect différent de l’Univers.

“L’avantage de la lumière infrarouge par rapport à la lumière optique dans l’observation de l’Univers est que les longueurs d’onde infrarouges sont plus grandes, de sorte qu’elles peuvent pénétrer beaucoup de poussière et de gaz, nous donnant une vision plus claire des choses cachées qui seraient difficiles à détecter à l’aide de la lumière optique – comme comme la majorité des trous noirs supermassifs. Le sujet de ma recherche est les trous noirs supermassifs, je suis donc ravi de commencer à examiner les données du JWST.

En plus de fournir des images étonnantes, selon Ananna, le JWST conduira à de nombreuses percées scientifiques. Elle pense : “La prochaine décennie serait donc une période très excitante pour l’astrophysique infrarouge et pour la communication de la science au grand public !”

Dès son plus jeune âge, Ananna a réalisé qu’il y avait d’autres mondes

Quand Ananna avait 5 ans à Dhaka, au Bangladesh, sa mère lui a parlé de l’atterrissage du vaisseau spatial Pathfinder sur Mars. Sa mère était une femme au foyer, dit-elle, mais était curieuse de la science et a également encouragé la curiosité d’Ananna.

« C’est à ce moment-là que j’ai réalisé qu’il y avait d’autres mondes », dit-elle. “C’est à ce moment-là que j’ai voulu étudier l’astronomie.”

Il n’y avait pas beaucoup d’opportunités d’étudier l’espace au Bangladesh, alors elle est venue aux États-Unis pour le premier cycle, fréquentant le Bryn Mawr College en Pennsylvanie. Elle a choisi une école pour femmes peu connue pour sa consommation d’alcool importante afin de rassurer ses parents sur le fait qu’elle n’allait pas “faire la fête à l’étranger”. Même si Ananna avait l’intention de garder la tête basse et d’étudier, elle a été surprise par les opportunités sociales qu’elle a trouvées. “Les femmes de Bryn Mawr étaient férocement féministes, articulées, opiniâtres et indépendantes”, dit-elle. “Cela m’a vraiment beaucoup aidé à grandir.” Voyager pour des stages à la Nasa et au CERN, le laboratoire européen de physique des particules près de Genève, et un an à l’Université de Cambridge, ont renforcé sa confiance. (Elle a fini par aller à certaines fêtes – “pas d’alcool pour moi, cependant.”)

Maintenant, Ananna redonne. Elle a cofondé Wi-STEM (prononcé « sagesse »), un réseau de mentorat pour les filles et les jeunes femmes qui s’intéressent à la science. Elle et quatre autres scientifiques bangladais qui ont étudié aux États-Unis encadrent un groupe de 20 lycéennes et étudiantes au Bangladesh, les aidant à trouver des voies pour poursuivre leurs études scientifiques.

Certaines parties de cet article sont tirées de quelques rapports du Dartmouth College et de Science News.

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