July 24, 2021

Après avoir pris la première photo d’un trou noir, le télescope Event Horizon zoome sur une seconde

Tous les trous noirs fonctionnent-ils de la même manière, quelle que soit leur taille ?

Nous avons tendance à considérer les trous noirs comme des mastodontes gargantuesques et mangeurs de lumière. Mais même les trous noirs supermassifs, les gouffres gravitationnels qui existent au centre des galaxies, existent dans un éventail de tailles. Prenez M87*, qui se trouve au centre de la galaxie Messier 87. Il est environ 6 milliards de fois plus massif que notre soleil. Ou vous pouvez regarder Sgr A*, qui se trouve au centre de la Voie Lactée et est seulement (seul!) 4 millions de fois plus massive que le soleil. Petit, en ce qui concerne les trous noirs supermassifs.

La taille incroyable de M87 * était en partie la raison pour laquelle il était un si bon candidat pour le télescope Event Horizon pour capturer la première image au monde d’un trou noir. Cet exploit, réalisé en 2017, a immédiatement été salué comme une percée en astrophysique lorsqu’il a été révélé au monde en 2019. Le portrait était le couronnement d’années de travail utilisant une poignée d’observatoires à travers le monde qui fonctionnaient essentiellement comme une seule planète. -taille télescope. La percée a permis aux scientifiques de voir l’ombre projetée par le cœur sombre de Messier 87.

Mais ce n’était que le début.

Les astrophysiciens n’allaient pas s’arrêter à un seul trou noir. Ils ont ensuite tourné leur attention vers un autre trou noir supermassif, environ 100 fois plus petit que M87*, situé au centre de la galaxie voisine connue sous le nom de Centaurus A. En utilisant la même technique qui a capturé M87*, les astrophysiciens ont maintenant pu imager un puissant jet de matière s’éloignant du trou noir du Centaure A en ultra-haute résolution, révélant plus sur la façon dont ces phénomènes déroutants émergent.

Les détails étaient publié dans la revue Nature Astronomy le lundi.

“L’objectif principal de l’EHT est d’imager les trous noirs”, explique Michael Janssen, astrophysicien à l’Institut Max Planck de radioastronomie de Bonn, en Allemagne, et auteur principal de l’étude. “Mais les jets sont naturellement lancés par les trous noirs que nous étudions. Donc, pour bien comprendre les trous noirs, nous devons également comprendre ces jets et comment ils sont produits.”

Les jets cosmiques sont produit par de nombreux trous noirs — y compris M87* — et sont essentiellement des trains de marchandises en fuite de plasma lancés par le disque d’accrétion d’un trou noir en rotation rapide.

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Jusqu’à présent, l’image la plus haute résolution du jet de Centaurus A provenait du réseau Tanami (premier panneau). L’EHT a pu zoomer 16 fois plus près que Tanami pour produire l’image dans le panneau central de son jet de plasma. Le troisième panneau est le jet de plasma observé dans la galaxie Messier 87.

Astronomie de la nature

“Ces faisceaux de plasma étroits et focalisés emportent de l’énergie à de petites échelles proches du trou noir (dont la taille est inférieure à celle de notre système solaire) et les déposent dans l’environnement à des échelles beaucoup plus grandes”, explique James Miller-Jones, astrophysicien à l’Université Curtin en Australie et membre du Centre international de recherche en radioastronomie (ICRAR). Les jets, selon Miller-Jones, peuvent affecter l’évolution de la galaxie et de l’amas de galaxies – les astronomes souhaitent donc mieux les comprendre.

Janssen et ses collègues sont l’un de ces groupes d’astronomes. Ils voulaient zoomer sur les jets pour voir comment ils fonctionnent à proximité du trou noir. L’EHT l’a rendu possible.

L’EHT se compose de huit observatoires du monde entier et utilise une technique connue sous le nom d’interférométrie à très longue base, ou VLBI. En règle générale, note Janssen, les télescopes plus grands fournissent des images plus nettes, mais leur taille est limitée. Au lieu de fabriquer un télescope monolithique, l’EHT relie virtuellement des télescopes du monde entier, offrant une résolution équivalente à celle d’un seul télescope “de plusieurs milliers de kilomètres”.

Grâce à lui, l’équipe pourrait se concentrer sur le jet de Centaurus A et le voir plus clairement que jamais. Cela leur a également permis d’imager le jet extrêmement près du trou noir.

“Nous sommes en mesure d’étudier ce jet avec une résolution inférieure au jour-lumière, ce qui n’a jamais été atteint auparavant”, a déclaré Janssen. Les observations EHT permettent à l’équipe de voir à environ 0,6 jour-lumière du trou noir, ce qui semble minuscule mais équivaut à environ 2,5 fois la distance entre le soleil et Pluton, un paresseux de 9,6 milliards de kilomètres.

En scrutant le cœur de Centaurus A et en comparant leurs observations avec des modèles théoriques, l’équipe a découvert que le jet du trou noir avait des bords éclaircis et ressemblait étonnamment à celui créé par M87*. C’est essentiel car cela nous ramène à notre question initiale : tous les trous noirs fonctionnent-ils de la même manière, quelle que soit leur taille ?

Le jet Centaurus A suggère que cela pourrait être le cas. C’est important pour deux raisons : c’est cohérent avec la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein, et c’est “la justification que les propriétés fondamentales des jets dépendent de la masse du trou noir qui les lance”, dit Miller-Jones.

Il ajoute que cette mise à l’échelle pourrait alors être valable pour des trous noirs beaucoup, beaucoup plus petits, avec des masses seulement 10 à 100 fois supérieures à celles du soleil. Nous ne pouvons pas prouver ces petits trous noirs parce qu’ils sont trop petits – mais en étudiant leurs cousins ​​monstrueux, nous dévoilons certains des mystères des géants les plus énigmatiques de l’univers.