Il y a trois ans, la communauté scientifique de l'Event Horizon Telescope (EHT) a surpris le monde avec la première photographie d'un trou noir capturé dans la galaxie voisine M87. Maintenant, la même équipe a pour la première fois montré des preuves visuelles directes de avec la première image du trou noir dans notre galaxie, en utilisant les observations d'un réseau mondial de radiotélescopes.
Dans cet article, nous allons vous expliquer comment une image du trou noir dans notre galaxie a été obtenue et quelles en sont les répercussions.
Capturez une image du trou noir dans notre galaxie
Il s'agit du Sagittaire A*, une source de rayonnement très variable qui change constamment. Les scientifiques utilisent des algorithmes depuis des années pour reconstituer son évolution dans le temps comme s'il s'agissait d'un "film", mais ils ont maintenant réussi et rendu leurs images fixes.
En plus d'un ensemble d'articles publiés dans une édition spéciale de The Astrophysical Journal Letters, l'équipe de collaboration Event Horizon Telescope (EHT) a dévoilé aujourd'hui le jalon lors d'une série de conférences de presse internationales simultanées à travers le monde.
"C'est la première image du Sagittaire A*, le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée, qui est 4 millions de fois plus massive que le Soleil. Nous fournissons la première preuve visuelle directe de leur existence », a déclaré Sara Issaoun, astrophysicienne de Harvard, A Center Research Fellow, s'exprimant au siège de l'Observatoire européen austral (ESO) à Munich, en Allemagne.
Les résultats ont fourni des preuves accablantes que l'objet était un trou noir et ont fourni des indices précieux sur le fonctionnement de ces étoiles géantes, qui sont censées se trouver au centre de la plupart des galaxies.
Selon plus de 300 scientifiques des 80 centres impliqués dans la découverte, le gigantesque trou « pèse » environ 4 millions de masses solaires, dans une région pas plus grande que notre système solaire, 27.000 XNUMX années-lumière de notre planète. De notre point de vue, c'est la taille d'un beignet sur la lune dans le ciel.
première preuve visuelle
L'image est un regard tant attendu sur l'objet massif au centre de notre galaxie. Les scientifiques ont vu étoiles en orbite autour de très grands objets compacts et invisibles au centre de la Voie lactée. Ceci suggère fortement que le corps céleste Sadge A* est un trou noir.
Bien que nous ne puissions pas voir le trou noir lui-même car il est complètement sombre, le gaz incandescent qui l'entoure révèle une caractéristique distinctive : une région centrale sombre (appelée ombre) entourée d'une structure annulaire brillante. La nouvelle vue capture la lumière courbée par la puissante gravité du trou noir.
"Nous avons été surpris que la taille de l'anneau corresponde si bien aux prédictions de la théorie de la relativité générale d'Einstein", a déclaré Geoffrey Bower, scientifique en chef du projet EHT à l'Institut d'astronomie et d'astrophysique, Academia Sinica, Taipei. « Ces observations sans précédent améliorent grandement notre compréhension de ce qui se passe au centre de notre galaxie et fournir de nouvelles informations sur la façon dont les trous noirs géants interagissent avec leur environnement«.
L'observation d'un objet aussi éloigné nécessiterait un télescope de la taille de la Terre, quoique virtuellement ou de manière équivalente, et c'est ce que l'EHT peut réaliser. Il se compose de huit radiotélescopes situés au Chili, aux États-Unis, au Mexique, en Espagne et au pôle Sud. Aux États-Unis, exploité par l'Observatoire européen austral (ESO) et d'autres partenaires internationaux dans le désert d'Atacama au Chili, en Europe se distingue l'Institut de radioastronomie millimétrique (IRAM) de la Sierra Nevada (Grenade).
L'EHT a observé Sagittarius A* pendant plusieurs nuits consécutives, collectant des données pendant des heures, comme en utilisant de longues expositions sur un appareil photo. Parmi les radiotélescopes qui composent l'EHT, l'antenne IRAM de 30 mètres de long ont joué un rôle crucial dans les observations, permettant d'obtenir les premières images.
Grâce à une technique appelée interférométrie de référence très longue (VLBI, qui utilise des opérations mathématiques à la place des lentilles), les signaux de tous les radiotélescopes ont été combinés et leurs données traitées par des algorithmes et des supercalculateurs pour reconstruire la meilleure image possible.
Thalia Traianou, chercheuse à l'Institut andalou d'astrophysique (IAA-CSIC), ajoute : "La technologie va nous permettre d'obtenir de nouvelles images de trous noirs et même des films."
Deux trous noirs similaires
Concernant l'image du trou noir dans la galaxie M87 prise en 2019, les scientifiques s'accordent à dire que les deux trous noirs se ressemblent beaucoup, même si le trou noir de notre galaxie il est plus de 1000 fois plus petit et moins massif que M87*, qui se trouve à 55 millions d'années-lumière. L'étoile géante a une masse de 6.500 milliards de soleils et un diamètre de 9.000 milliards de kilomètres, ce qui signifie que le système solaire jusqu'à Neptune y entrera.
"Nous avons deux types de galaxies complètement différents et deux masses de trous noirs très différentes, mais près des bords de ces trous noirs, ils se ressemblent étonnamment", a déclaré Sera Markoff, coprésidente du comité scientifique EHT et professeur d'astrophysique théorique. à l'Université d'Amsterdam. Cela nous indique que la relativité générale régit ces objets de près et que toutes les différences que nous voyons plus loin sont dues à des différences dans la matière entourant le trou noir. »
C'est ainsi que Roberto Emparan, physicien théoricien et professeur ICREA à l'Institut de cosmologie de l'Université de Barcelone, l'explique à SMC Espagne : "Pour le moment, on peut dire que la similitude entre l'image de M87* de 2019 et l'image courante provient d'un SgrA* qui montre que, quelle que soit la taille du trou noir, l'environnement le plus proche du trou noir est très similaire. Les futures observations nous en diront plus sur les propriétés de la matière entourant le trou noir, et nous pourrons peut-être dire si l'objet est vraiment ce que la théorie d'Einstein a prédit, ou un "imposteur" ou un "copieur" plus exotique."
Gonzalo J. Olmo, professeur du Département de Physique Théorique et IFIC du Centre Hybride de l'Université de Valence et du CSIC, et Diego Rubiera-García, chercheur Talent du Département de Physique Théorique de l'Université Complutense de Madrid coïncident. "Bien que cet objet soit mille fois plus gros que les objets observés aujourd'hui dans la Voie lactée, sa similitude avec notre 'petit' trou noir montre la généralité de la physique qui décrit ces objets", soulignent-ils auprès de SMC Espagne.
Cependant, les résultats d'aujourd'hui sont beaucoup plus difficiles que M87*, bien que le Sagittaire A* soit plus proche. L'équipe a dû développer de nouveaux outils sophistiqués pour expliquer le mouvement du gaz autour de Sgr A*. Alors que le M87* est un objectif plus simple et plus stable, presque toutes les images se ressemblent, le Sgr A* ne l'est pas.
"Le gaz près du trou noir se déplace à la même vitesse, presque aussi vite que la lumière, près du Sagittaire A* et M87*", a expliqué le scientifique de l'EHT Chi-kwan Chan de l'Observatoire Steward et du Département d'astronomie et de données de l'Université de Arizona, alors que le gaz met des jours, voire des semaines, à orbiter le plus grand M87*, le Sagittarius A*, beaucoup plus petit, complète une orbite en quelques minutes."
"Cela signifie que la luminosité et la configuration du gaz autour du Sagittaire A* changent rapidement à mesure que l'EHT coopère pour l'observer : c'est un peu comme essayer d'obtenir une image claire d'un chiot pourchassant rapidement sa queueil a continué.
L'image du trou noir Sgr A* est une moyenne des différentes images extraites par l'équipe, révélant enfin pour la première fois l'étoile géante au centre de la Voie lactée.
J'espère qu'avec ces informations, vous pourrez en apprendre davantage sur les images capturées du trou noir dans notre galaxie.