Des astronomes révèlent une nouvelle image étonnante du trou noir supermassif M87 en lumière polarisée

Par Louise Bevan
16 avril 2021
Mis à jour: 16 avril 2021

Le télescope qui a capturé la toute première image d’un trou noir supermassif au centre de la galaxie Messier 87 a produit une nouvelle image, celle-ci représentant cette fois le trou noir en lumière polarisée. Cette image est essentielle pour aider les astronomes à comprendre comment M87, situé à 55 millions d’années-lumière de la Terre, est capable de lancer des jets énergétiques depuis son noyau et de « dévorer » la matière environnante.

Ces jets, qui s’étendent sur au moins 5 000 années-lumière, sont l’une des caractéristiques les plus captivantes de la galaxie.

Une vue du trou noir supermassif M87 en lumière polarisée. (Avec l’aimable autorisation de EHT Collaboration)

La nouvelle image prise par le télescope Event Horizon (EHT), une collaboration reliant huit télescopes dans le monde, représente la première fois où les astronomes ont pu mesurer la polarisation de la lumière si près du bord d’un trou noir. Cette polarisation signifie la présence de champs magnétiques à la jonction où la matière entre ou est éjectée.

« Vous pouvez voir l’orientation de ces ondes lumineuses, qui sont mises en évidence par d’élégants arcs dorés autour de l’ombre du trou noir », ont déclaré les chercheurs de l’EHT en partageant l’image sur Facebook.

Les trous noirs, ont-ils expliqué, ont la plus forte attraction gravitationnelle de l’univers. Ils vont jusqu’à courber la trajectoire de la lumière, attirer dans leur orbite du plasma, si brûlant soit-il, et déformer les champs magnétiques. Certains projettent de puissants jets de matière à des vitesses phénoménales.

Une image composite montrant trois vues de la région centrale de la galaxie M87 en lumière polarisée. (Avec l’aimable autorisation de EHT Collaboration ; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Goddi et al. ; VLBA (NRAO), Kravchenko et al. ; J.C. Algaba, I. Martí-Vidal)

« Mais pourquoi ces jets se forment-ils et comment résistent-ils à la force d’attraction du trou noir ? » ont-ils demandé. « Avec cette percée, les scientifiques de l’EHT ont franchi une étape cruciale dans la résolution de ce mystère. »

Les données sur le trou noir supermassif de la galaxie M87, qui est 6,5 milliards de fois plus massif que notre Soleil, ont été recueillies depuis 2017. La toute première image du trou noir a été publiée le 10 avril 2019, décrivant une structure brillante en forme d’anneau avec une ombre sombre au centre.

Le directeur du projet EHT, Sheperd S. Doeleman, du Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics, a salué cette image comme « quelque chose de présumé impossible il y a seulement une génération de cela ».

La première image du trou noir supermassif M87 prise en avril 2019. (Avec l’aimable autorisation de Event Horizon Telescope Collaboration)

La lumière se polarise lorsqu’elle est émise dans des régions chaudes de l’espace magnétisé. L’importante lumière polarisée autour du trou noir M87 offre aux astronomes un éclaircissement qui permet de cartographier les lignes de champ magnétique et examiner exactement comment une partie de la matière s’échappe à l’horizon des événements, ou « point de non-retour », pour être soufflée dans l’espace sous forme de jets.

« La principale conclusion est que non seulement nous voyons les champs magnétiques près du trou noir comme prévu, mais qu’ils semblent également être forts », a déclaré à Space.com Jason Dexter, de l’Université du Colorado Boulder, et coordinateur du groupe de travail de EHT sur la théorie.

« Nos résultats indiquent que les champs magnétiques peuvent pousser le gaz et résister à son étirement », a-t-il expliqué. « Le résultat est un indice intéressant sur la façon dont les trous noirs se nourrissent de gaz et se développent. »

Les jets d’énergie produits sont collimatés, ce qui signifie qu’ils conservent une forme constante sur d’énormes distances. Couplé au trou noir, son champ magnétique contrôle la façon dont les jets de matière s’écoulent, a expliqué au MailOnline le Dr Ziri Younsi, de l’University College London, coauteur de l’étude.

« Avant, nous n’avions aucune idée, c’était très spéculatif », a déclaré le Dr Younsi, « mais maintenant nous avons des preuves très solides pour indiquer comment le champ magnétique est organisé […] il est très organisé, très structuré, ce qui est surprenant. »

La collaboration de huit radiotélescopes terrestres de EHT, positionnés sur des sites de haute altitude, a créé un télescope virtuel de la taille de la Terre. Aboutissement de décennies de travail, sa résolution combinée est capable de mesurer la longueur d’une carte de crédit à la surface de la Lune.

(Avec l’aimable autorisation de l’ESO/L. Calçada, Digitized Sky Survey 2, ESA/Hubble, RadioAstron, De Gasperin et al., Kim et al., EHT Collaboration. Musique : Niklas Falcke)

Les dernières découvertes de l’EHT sur le trou noir supermassif M87, soutenues par 300 chercheurs d’organisations et d’universités du monde entier, ont été publiées dans The Astrophysical Journal Letters le 24 mars.

Le prochain projet majeur de l’équipe est de publier une image du trou noir situé au centre de la Voie lactée, Sagittarius A*, a déclaré Younsi. Bien que moins statique, ce trou noir est 1 000 fois plus proche, et aussi 1 000 fois plus petit, que M87.

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