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Des chercheurs révèlent une image de la zone autour du trou noir supermassif au cœur de Galaxy

Des chercheurs révèlent une image de la zone autour du trou noir supermassif au cœur de Galaxy

Une nouvelle recherche menée par une équipe internationale de scientifiques révèle les résultats surprenants d'un effort coordonné entre 14 instituts de recherche du monde entier pour capturer une image claire du trou noir Sagittaire A * (Sgr A *), longtemps soupçonné d'être le trou noir supermassif au cœur de la Voie lactée.

Sagittaire A *: l'omnivore insaisissable caché au centre de la galaxie

Les trous noirs font partie des structures les plus exotiques de l'Univers, des objets si incroyablement denses et relativement petits que leur gravité empêche la lumière de s'échapper. Jusqu'à présent, personne n'a jamais "vu" un trou noir, et ils n'ont été détectés qu'indirectement par l'effet qu'ils ont sur d'autres objets visibles comme les étoiles.

Cela fait des trous noirs supermassifs, des objets de dimensions relativement petites mais des millions de fois plus massifs que le Soleil, des sujets de spéculation et d'étude intenses.

Au cœur de nombreuses galaxies se trouve un trou noir supermassif, et Sgr A * se trouve au centre de la nôtre. Sgr A * est 4 millions de fois la masse de notre Soleil et seulement 44 millions de kilomètres de diamètre, un peu moins que la distance entre le Soleil et le mercure.

Sgr A * ne peut pas être vu visuellement pour un certain nombre de raisons, mais le plus important est les bras en spirale de la Voie lactée fouettant autour du noyau, obscurcissant le centre de la galaxie derrière d'énormes nuages ​​de poussière et de gaz que la lumière ne peut pas pénétrer, donc la seule façon de l'observer est d'utiliser des ondes infrarouges, rayons X, radio et gamma qui sont libérées dans la frénésie de l'activité autour de l'horizon des événements.

Ce n’est cependant pas sans problèmes. Le long de la ligne de visée de la Terre au trou noir supermassif, des poches de gaz de densités et de compositions différentes perturbent et déforment ces ondes dans un processus appelé diffusion interstellaire. Donc, là où nous espérons voir une image claire de la structure du trou noir et de ses environs, tout ce que nous pouvons voir est un désordre flou brillant.

Un effort international sans précédent

C'était le défi que le télescope Event Horizon (EHT) espérait relever. L'EHT a rassemblé un réseau de stations de radiotélescope du monde entier pour créer un radiotélescope virtuel de 8 000 miles de large.

En utilisant ce que l'on appelle l'interférométrie de base très longue (VLBI), l'EHT est capable d'affiner la résolution du réseau de radiotélescopes dans son ensemble en faisant en sorte que chaque télescope observe le même point dans l'espace. Cela produit un effet similaire à l'utilisation d'un plus grand miroir dans un télescope optique pour voir des objets plus éloignés en créant efficacement un radiotélescope de la taille du diamètre de la Terre.

Se tournant vers le cœur de la galaxie, l'EHT a commencé l'observation coordonnée de Sgr A * en avril 2017.

Après plusieurs jours d'enregistrement, EHT avait rassemblé 1 000 000 Go de données. Ces données ont été transmises à des laboratoires de traitement aux États-Unis et en Allemagne pour être analysées et, espérons-le, assemblées en une image complète du trou noir supermassif, un processus qui a pris près de 2 ans.

Couper le bruit

Après plusieurs mois à assembler les données, un article publié ce mois-ci dans The Astrophysical Journal a annoncé que l'EHT avait réussi à capturer l'image la plus claire jamais vue de l'environnement immédiat d'un trou noir.

Ils ont pu identifier et filtrer presque toute la diffusion interstellaire grâce aux travaux de Michael Johnson du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics "Même si la diffusion brouille et déforme l'image du Sagittaire A *", a-t-il déclaré, "l'incroyable La résolution de ces observations nous a permis de cerner les propriétés exactes de la diffusion. Nous pourrions alors supprimer la plupart des effets de la diffusion et commencer à voir à quoi ressemblent les choses près du trou noir. "

L'image du trou noir a révélé quelque chose que personne ne s'attendait. En particulier, la source du rayonnement de Sgr A * était plus petite que ce qu'ils avaient anticipé, et plus important encore, la morphologie de la région source était très symétrique.

Selon l'auteur principal de l'article, Nimègue Ph.D. Etudiante Sara Issaoun, "cela peut indiquer que l'émission radio est produite dans un disque de gaz infaillant plutôt que par un jet radio. Cependant, cela ferait du Sagittaire A * une exception par rapport aux autres trous noirs émetteurs radio."

«L'alternative», ajoute-t-elle, «pourrait être que le jet radio nous pointe presque vers nous».

Quand on regarde dans l'abîme, l'abîme regarde-t-il en arrière?

Alors que les étoiles et autres matériaux sont dévorés par un trou noir, bien avant qu'ils n'atteignent le point de non-retour, la force gravitationnelle intense agissant sur le matériau crée un effet transparent qui déchire tout ce qui se rapproche de trop.

Cela forme le disque d'accrétion de matière qui entoure la masse centrale du trou noir, tournant autour d'elle à des vitesses approchant un pourcentage de la vitesse de la lumière.

L'énergie incroyable de ce processus signifie que tout le matériel n'est pas réellement consommé. Une partie est éjectée dans l'espace dans des jets très étroits à presque la vitesse de la lumière des pôles du trou noir. Ce processus, violent et à très haute énergie, produit beaucoup d'ondes radio qui suivent le trajet des jets.

Dans les deux cas, les observations de la source radio de Sgr A * pointent vers des conclusions hautement improbables et un débat déjà passionné sur la nature de cette région source est en cours.

Heino Falcke, professeur de radioastronomie à l'Université Radboud et superviseur d'Issaoun, a mené des recherches indépendantes sur Sgr A * pendant près de 30 ans, déclarant au National Geographic, "ils sont le point final ultime de l'espace et du temps, et peuvent représenter la limite ultime de notre connaissance."

Autrefois sceptique face à un jet radio comme source des ondes radio de Sgr A *, à la fin de l'année dernière, Falcke faisait partie d'un effort qui a trouvé des preuves similaires pour la conclusion du jet radio. Autrefois sceptique, il est maintenant beaucoup plus ouvert à l'idée: «Peut-être que c'est vrai après tout et que nous regardons cette bête d'un point de vue très spécial.»

Espoir pour les prochaines observations

Une étude plus approfondie sera nécessaire pour déterminer pleinement la nature de la source radio du Sagittaire A *, mais avec les observations à venir, l'EHT veut conduire Sgr A * à 230 GHz, l'excitation monte que nous pourrions bientôt voir l'ombre de Sgr A L'horizon des événements de *, nous donnant notre première confirmation visuelle de l'existence des trous noirs.

«Même si la diffusion brouille et déforme l'image du Sagittaire A *», a déclaré Johnson, «l'incroyable résolution de ces observations nous a permis de cerner les propriétés exactes de la diffusion. La bonne nouvelle est que ces observations montrent que la diffusion n'empêchera pas le télescope Event Horizon de voir une ombre de trou noir à 230 GHz, s'il y en a une.


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