mai 20, 2022

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

Il s’agit de la première observation directe confirmant l’existence d’un trou noir, connu sous le nom de Sagittarius A*, en tant que cœur battant de la Voie lactée.

Les trous noirs n’émettent pas de lumière, mais l’image montre l’ombre du trou noir entouré d’un anneau brillant, la lumière est courbée par la gravité du trou noir. Les astronomes ont dit que le trou noir est quatre millions de fois plus grand que notre soleil.

Michael Johnson, astrophysicien, Centre d’astrophysique : « Pendant des décennies, les astronomes se sont demandé ce qui se trouve au cœur de notre galaxie, attirant les étoiles sur des orbites étroites grâce à son immense gravité » | Harvard et Smithsonian, dans un communiqué.

« À l’aide d’une image (Event Horizon Telescope, ou EHT), nous avons zoomé mille fois plus près de ces orbites, où la gravité devient un million de fois plus forte. À cette distance rapprochée, un trou noir accélère la matière pour se rapprocher de la vitesse de la lumière et se plie trajets des photons dans l’espace-temps tordu. »

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. »

Les résultats de cette découverte pionnière ont été publiés jeudi dans un numéro spécial de Lettres du journal astrophysique.

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.

Le Prix ​​Nobel de physique 2020 Décerné aux scientifiques Roger Penrose, Reinhard Genzel et Andrea Geis pour leurs découvertes sur les trous noirs, y compris les preuves partagées par Geis et Genzel sur la masse d’un objet au centre de la Voie lactée.
Le prix Nobel de physique a été décerné pour les découvertes de trous noirs qui ont révélé des

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. »

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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.

C’est la deuxième image prise d’un trou noir, avec un tronçon Le premier étant la réalisation EHT de l’imagerie M87* Au cœur de la lointaine galaxie Messier 87, qui se trouve à 55 millions d’années-lumière, en 2019.
Ces panneaux montrent les deux premières images d'un trou noir.  À gauche se trouve le M87 * et à droite se trouve l'arc A *.

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. .

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« 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.

Si les deux trous noirs supermassifs M87* et Sagittarius A* étaient côte à côte, Sagittarius A* serait éclipsé par M87*, qui est plus de 1 000 fois plus massif.

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.

Cette image d'un trou noir que vous avez vue partout ?  Je remercie cet étudiant diplômé d'avoir rendu possible
Bowman a également travaillé sur la séance photo du M87* Partagé en 2019. Malgré le fait que la photo du Sagittaire A* puisse sembler floue, « c’est l’une des photos les plus nettes de tous les temps », a déclaré Bowman.

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.

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« 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.

Le Sagittaire A* est situé au centre de notre galaxie, tandis que M87* est situé à plus de 55 millions d'années-lumière de la Terre.

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.

Le trou noir de la Voie lactée a provoqué l'expulsion d'une étoile de notre galaxie

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. »