Trou noir supermassif : première image du Sagittaire A* révélée au centre de la Voie lactée

Le trou noir est à environ 27 000 années-lumière de la Terre. Notre système solaire est situé dans l’un des bras spiraux de la Voie lactée, c’est pourquoi nous sommes si loin du centre galactique. Si nous pouvions voir cela dans le ciel nocturne, le trou noir semblerait avoir la même taille qu’un beignet assis sur la lune.

« Nous avons été étonnés de voir à quel point la taille de l’anneau correspondait aux attentes de la théorie de la relativité générale d’Einstein », a déclaré Jeffrey Bauer, scientifique du projet EHT, de l’Institut d’astronomie et d’astrophysique, Academia Sinica, Taipei, dans un communiqué.

« Ces observations sans précédent ont considérablement amélioré notre compréhension de ce qui se passe dans (le centre de) notre galaxie, et fournissent de nouvelles informations sur la façon dont ces trous noirs géants interagissent avec leur environnement. »

A la recherche d’un trou noir

Il a fallu cinq ans aux astronomes pour capturer et confirmer cette image et cette découverte. Auparavant, les scientifiques ont observé des étoiles en orbite autour d’objets massifs invisibles au centre de la galaxie.

Ramesh Narayan, astrophysicien théoricien au Centre d’astrophysique : « Nous voyons maintenant que le trou noir avale le gaz et la lumière à proximité, les entraînant dans un cratère sans fond » | Harvard et Smithsonian, dans un communiqué. « Cette image confirme des décennies de travail théorique pour comprendre comment les trous noirs rongent. »

Cette découverte a été rendue possible par plus de 300 chercheurs de 80 institutions travaillant avec le réseau de huit radiotélescopes différents à travers le monde qui composent le télescope Event Horizon.

Le télescope porte le nom de « l’horizon des événements », le point auquel la lumière ne peut pas s’échapper du trou noir. Ce réseau mondial de télescopes constitue essentiellement un seul télescope virtuel « de taille terrestre » lorsque les huit sont reliés et que les observations sont côte à côte.

Alors que les deux images se ressemblent, l’arc A* est plus de 1 000 fois plus petit que M87*.

« Nous avons deux types de galaxies complètement différents et deux masses de trous noirs très différentes, mais près du bord de ces trous noirs, ils se ressemblent étonnamment », a déclaré Sera Markov, coprésidente du Conseil scientifique de l’EHT et professeur d’astrophysique théorique à l’Institut. Université d’Amsterdam dans un communiqué.

« Cela nous dit que (la théorie d’Einstein de) la relativité générale régit étroitement ces choses, et toutes les différences que nous voyons plus loin doivent être dues à des différences dans la matière entourant les trous noirs. »

Impossible de prendre une photo

Bien que le trou noir de la Voie lactée soit plus proche de la Terre, il était difficile à photographier.

« Le gaz près des trous noirs se déplace à la même vitesse – à peu près la même vitesse de la lumière – autour de Sgr A * et M87 * », a déclaré le scientifique EHT Chi-kwan Chan à l’observatoire Steward et au département d’astronomie et à l’institut de science des données de l’université. de l’Arizona a déclaré dans un communiqué. .

« Mais lorsque le gaz met des jours, voire des semaines, à orbiter autour du plus grand M87 *, dans le Sgr A * beaucoup plus petit, il complète une orbite en quelques minutes seulement. Cela signifie que la luminosité et le motif du gaz autour de Sgr A * changeaient rapidement. comme l’observait la collaboration EHT – un peu comme Essayer de prendre une photo claire d’un chiot poursuivant sa queue rapidement.

Le réseau mondial d’astronomes a dû développer de nouveaux instruments pour permettre le mouvement rapide du gaz autour du Sagittaire A*. L’image obtenue est la moyenne des différentes images prises par l’équipe. Selon les chercheurs de Caltech, capturer l’image du Sagittaire A* était comme prendre une photo d’un grain de sel à New York avec un appareil photo à Los Angeles.

« Cette image du télescope Event Horizon nécessite plus que de simplement prendre une image de télescopes au sommet de hautes montagnes. C’est le produit à la fois d’observations de télescopes techniquement difficiles et d’algorithmes de calcul innovants », a déclaré Katherine Bowman, chercheuse à Rosenberg et professeure adjointe d’informatique et sciences mathématiques, génie électrique et astronomie au California Institute of Technology, lors d’une conférence de presse.

Chaque télescope a été poussé à sa limite maximale, qui s’appelle la limite de diffraction, ou le nombre maximal d’éléments minuscules qu’il peut voir.

« Et c’est essentiellement le niveau que nous voyons ici », a déclaré Johnson lors de la conférence de presse. « Ce n’est pas clair car pour rendre l’image plus claire, nous devons éloigner nos télescopes ou passer à des fréquences plus élevées. »

Aperçu

L’obtention d’images de deux trous noirs complètement différents permettra aux astronomes de déterminer leurs similitudes et leurs différences et de mieux comprendre comment le gaz se comporte autour des trous noirs supermassifs, ce qui peut contribuer à la formation et à l’évolution des galaxies. On pense que les trous noirs sont au centre de la plupart des galaxies et agissent comme leurs moteurs.

Pendant ce temps, l’équipe EHT travaille à étendre le réseau du télescope et à effectuer des mises à niveau qui pourraient conduire à des images plus étonnantes et même à des films de trous noirs à l’avenir.

La capture d’un trou noir en mouvement peut montrer comment il change au fil du temps et ce que fait le gaz lorsqu’il orbite autour du trou noir. Bowman et Antonio Fuentes, membre de l’EHT, qui rejoindra Caltech en tant que chercheur postdoctoral en octobre, développent des méthodes qui leur permettront de relier des images de trous noirs pour refléter ce mouvement.

Cette « première image directe du gentil géant au centre de notre galaxie » n’est qu’un début, a déclaré Ferial Ozil, membre du Conseil scientifique de l’EHT et professeur d’astronomie et de physique et doyen associé de la recherche à l’Université de l’Arizona. Conférence de presse.

« Cette image témoigne de ce que nous pouvons accomplir, lorsque nous réunissons nos esprits les plus brillants en tant que communauté de recherche mondiale pour rendre ce qui semble impossible et possible », a déclaré le directeur de la National Science Foundation, Sithuraman Panchanathan, dans un communiqué. « La langue, les continents et même la galaxie ne peuvent pas faire obstacle à ce que l’humanité peut réaliser lorsque nous nous réunissons pour le bien commun de tous. »