De nouvelles images de trous noirs révèlent un anneau brillant et pelucheux et une haute

May 13, 2024

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En 2017, des astronomes ont capturé la première image d’un trou noir en coordonnant des antennes radio à travers le monde pour agir comme un télescope unique de la taille d’une planète. Le réseau synchronisé, connu collectivement sous le nom d’Event Horizon Telescope (EHT), s’est concentré sur M87*, le trou noir situé au centre de la galaxie Messier 87 voisine. La résolution focalisée au laser du télescope a révélé un très mince anneau lumineux autour d'un centre sombre, représentant le premier visuel de l'ombre d'un trou noir.

Les astronomes ont désormais recentré leur vision pour capturer une nouvelle couche de M87*. L'équipe, comprenant des scientifiques de l'Observatoire Haystack du MIT, a exploité un autre réseau mondial d'observatoires – le Global Millimeter VLBI Array (GMVA) – pour capturer une vue plus agrandie du trou noir.

Les nouvelles images, prises un an après les premières observations de l'EHT, révèlent un anneau plus épais et plus moelleux, 50 % plus grand que l'anneau initialement signalé. Cet anneau plus grand est le reflet de la résolution du réseau de télescopes, qui a été réglée pour capter davantage de plasma extrêmement chaud et brillant entourant le trou noir.

Pour la première fois, les scientifiques ont pu constater qu'une partie de l'anneau du trou noir est constituée de plasma provenant d'un disque d'accrétion environnant – une crêpe tourbillonnante d'électrons chauffés à blanc qui, selon l'équipe, est chauffée à des milliards de degrés Celsius lorsque le plasma pénètre dans l'espace. trou noir proche de la vitesse de la lumière.

Les images révèlent également du plasma s’échappant de l’anneau central, que les scientifiques pensent faire partie d’un jet relativiste jaillissant du trou noir. Les scientifiques ont suivi ces émissions vers le trou noir et ont observé pour la première fois que la base du jet semble se connecter à l'anneau central.

"C'est la première image où nous sommes capables de déterminer où se trouve l'anneau, par rapport au puissant jet s'échappant du trou noir central", explique Kazunori Akiyama, chercheur à l'Observatoire Haystack du MIT, qui a développé le logiciel d'imagerie utilisé. pour visualiser le trou noir. "Nous pouvons désormais commencer à aborder des questions telles que la manière dont la matière est capturée par un trou noir et comment elle parvient parfois à s'en échapper."

Akiyama fait partie d'une équipe internationale d'astronomes qui présentent les nouvelles images, ainsi que leur analyse, dans un article publié aujourd'hui dans Nature.

Un œil élargi

Pour capturer des images de M87*, les astronomes ont utilisé une technique de radioastronomie connue sous le nom d'interférométrie à très longue base, ou VLBI. Lorsqu'un signal radio passe par la Terre, comme celui provenant des émissions de plasma d'un trou noir, des antennes paraboliques du monde entier peuvent capter le signal. Les scientifiques peuvent alors déterminer l’heure à laquelle chaque parabole enregistre le signal, ainsi que la distance entre les paraboles, et combiner ces informations d’une manière analogue au signal vu par un très grand télescope à l’échelle de la planète.

Lorsque chaque radiotélescope est réglé sur une fréquence spécifique, le réseau dans son ensemble peut se concentrer sur une caractéristique particulière du signal radio. Le réseau de l'EHT a été réglé sur 1,3 millimètre, une résolution équivalente à celle d'un grain de riz en Californie, depuis le Massachusetts. À cette résolution, les astronomes pouvaient voir au-delà de la majeure partie du plasma entourant M87* et imager l'anneau le plus fin, accentuant ainsi l'ombre du trou noir.

En revanche, le réseau GMVA fonctionne à une longueur d'onde légèrement plus longue de 3 millimètres, ce qui lui confère une résolution angulaire légèrement inférieure. Avec cette orientation, le réseau pourrait résoudre une graine de citrouille plutôt qu’un grain de riz. Le réseau lui-même se compose d’une douzaine de radiotélescopes répartis aux États-Unis et en Europe, principalement situés le long de l’axe est-ouest de la Terre. Pour créer un télescope véritablement de la taille d'une planète, capable de capter un signal radio lointain provenant de M87*, les astronomes ont dû étendre « l'œil » du réseau vers le nord et le sud.