Les astronomes r茅v猫lent la premi猫re image du trou noir au c艙ur de notre galaxie
Des astronomes ont d茅voil茅 la premi猫re image du trou noir supermassif situ茅 au centre de notre propre galaxie, la Voie lact茅e. Ce r茅sultat apporte la preuve irr茅futable que l'objet est bien un trou noir et fournit des indices pr茅cieux sur le fonctionnement de ces g茅ants, dont on pense qu'ils se trouvent au centre de la plupart des galaxies. L'image a 茅t茅 produite par une 茅quipe de recherche internationale appel茅e Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration, 脿 partir des observations d'un r茅seau mondial de radiot茅lescopes. Des astronomes de l'Universit茅 平特五不中 ont particip茅 脿 cet effort mondial.
Les r茅sultats de l'茅quipe de l'EHT sont publi茅s aujourd'hui dans un num茅ro sp茅cial de la revue . Cette image constitue un regard longtemps attendu de l'objet massif qui se trouve au centre m锚me de notre galaxie. Les scientifiques avaient d茅j脿 observ茅 des 茅toiles en orbite autour d'un objet invisible, compact et tr猫s massif au centre de la Voie lact茅e. Cela sugg茅rait fortement que cet objet - connu sous le nom de Sagittarius A* (Sgr A*, prononc茅 "sadge-ay-star") - 茅tait un trou noir, et l'image d'aujourd'hui en fournit la premi猫re preuve visuelle directe.
Bien que nous ne puissions pas voir le trou noir lui-m锚me, car il est compl猫tement sombre, le gaz incandescent qui l'entoure en r茅v猫le la signature : une r茅gion centrale obscure (appel茅e ombre) entour茅e d'une structure brillante en forme d'anneau. Cette nouvelle image montre la lumi猫re d茅form茅e par la puissante gravit茅 du trou noir, qui est quatre millions de fois plus massif que notre Soleil.
Confirmation des pr茅dictions de la th茅orie de la relativit茅 g茅n茅rale d'Einstein
"Nous avons 茅t茅 stup茅faits de voir 脿 quel point la taille de l'anneau correspondait aux pr茅dictions de la th茅orie de la relativit茅 g茅n茅rale d'Einstein", a d茅clar茅 le scientifique du projet EHT, Geoffrey Bower, de l'Institut d'astronomie et d'astrophysique, Academia Sinica, Taipei. "Ces observations sans pr茅c茅dent ont consid茅rablement am茅lior茅 notre compr茅hension de ce qui se passe au centre m锚me de notre galaxie, et offrent de nouvelles perspectives sur la fa莽on dont ces trous noirs g茅ants interagissent avec leur environnement."
Le trou noir 茅tant situ茅 脿 environ 27 000 ann茅es-lumi猫re de la Terre, il nous appara卯t dans le ciel avec la m锚me taille qu'un beignet sur la Lune. Pour l'imager, l'茅quipe a cr茅茅 le puissant EHT, qui relie huit observatoires radio existants 脿 travers la plan猫te pour former un seul t茅lescope virtuel "de taille terrestre" [1]. L'EHT a observ茅 Sgr A* pendant plusieurs nuits en 2017, recueillant des donn茅es pendant de nombreuses heures d'affil茅e, comme si l'on utilisait un long temps d'exposition sur un appareil photo.
En m锚me temps que les donn茅es 茅taient recueillies au sol, la professeure et la candidate au doctorat de 平特五不中 ont 茅galement observ茅 le m锚me trou noir de l'espace 脿 l'aide d'installations qui d茅tectent diff茅rentes longueurs d'onde de la lumi猫re. Avec leurs coll猫gues, elles ont assembl茅 des donn茅es sur les rayons X provenant, entre autres, de l'observatoire Chandra de la NASA, du t茅lescope spectroscopique nucl茅aire (NuSTAR) et de l'observatoire Neil Gehrels Swift. 芦 Si la nouvelle image EHT nous montre l'艙il d'un ouragan de trou noir, alors ces observations multi-longueurs d'onde r茅v猫lent les vents et la pluie 茅quivalents 脿 des centaines, voire des milliers de kilom猫tres au-del脿 禄, a d茅clar茅 Daryl Haggard, qui est l'une des principaux scientifiques de la campagne multi-longueurs d'onde.
Comparer deux trous noirs
Cette prouesse de l'EHT fait suite 脿 la publication en 2019 par la collaboration de la premi猫re image d'un trou noir, appel茅 M87*, au centre de la galaxie plus lointaine Messier 87.
Les deux trous noirs se ressemblent remarquablement, m锚me si le trou noir de notre galaxie est plus de mille fois plus petit et moins massif que M87*. Les trous noirs sont les seuls objets que nous connaissons o霉 la masse est proportionnelle 脿 la taille. Un trou noir mille fois plus petit qu'un autre est 茅galement mille fois moins massif. "Nous avons deux types de galaxies compl猫tement diff茅rents et deux masses de trous noirs tr猫s diff茅rentes, mais pr猫s du bord, ces trous noirs semblent 茅tonnamment similaires", explique Sera Markoff, copr茅sidente du conseil scientifique de l'EHT et professeur d'astrophysique th茅orique 脿 l'universit茅 d'Amsterdam, aux Pays-Bas.鈥�"Cela nous indique que la relativit茅 g茅n茅rale r茅git ces objets de pr猫s, et que toutes les diff茅rences que nous voyons plus loin doivent 锚tre due 脿 des diff茅rences dans la mati猫re qui entoure les trous noirs."
Cette prouesse a 茅t茅 consid茅rablement plus difficile 脿 r茅aliser que pour M87*, m锚me si Sgr A* est beaucoup plus proche de nous. Le scientifique de l'EHT, Chi-kwan ("CK") Chan, de l'observatoire Steward, du d茅partement d'astronomie et de l'institut des sciences des donn茅es de l'universit茅 d'Arizona (脡tats-Unis), explique : "Le gaz 脿 proximit茅 des trous noirs se d茅place 脿 la m锚me vitesse - presque aussi vite que la lumi猫re - autour de Sgr A* et de M87*. Mais alors que le gaz met des jours, voire des semaines, 脿 d茅crire une orbite autour du grand M87*, il ne met que quelques minutes 脿 le faire autour de Sgr A*, beaucoup plus petit. Cela signifie que la luminosit茅 et la configuration du gaz autour de Sgr A* changeaient rapidement pendant que la collaboration EHT l'observait - un peu comme si l'on essayait de prendre une photo claire d'un chiot qui court apr猫s sa queue."
Les chercheurs ont d没 mettre au point de nouveaux outils sophistiqu茅s pour tenir compte du mouvement du gaz autour de Sgr A*. Alors que M87* 茅tait une cible plus facile et plus stable, avec presque toutes les images se ressemblant, ce n'茅tait pas le cas pour Sgr A*. L'image du trou noir de Sgr A* est une moyenne des diff茅rentes images que l'茅quipe a extraites, r茅v茅lant enfin pour la premi猫re fois le g茅ant qui se cache au centre de notre galaxie.
Cet effort a 茅t茅 rendu possible gr芒ce 脿 l'ing茅niosit茅 de plus de 300 chercheurs issus de 80 instituts du monde entier, qui forment ensemble la collaboration EHT. Outre la mise au point d'outils complexes pour relever les d茅fis de l'imagerie de Sgr A*, l'茅quipe a travaill茅 rigoureusement pendant cinq ans, utilisant des superordinateurs pour combiner et analyser leurs donn茅es, tout en compilant une biblioth猫que sans pr茅c茅dent de trous noirs simul茅s 脿 comparer aux observations.
Les scientifiques sont particuli猫rement heureux de disposer enfin d'images de deux trous noirs de tailles tr猫s diff茅rentes, ce qui leur permet de comprendre comment ils se comparent et contrastent. Ils ont 茅galement commenc茅 脿 utiliser ces nouvelles donn茅es pour tester des th茅ories et des mod猫les sur le comportement du gaz autour des trous noirs supermassifs. Ce processus n'est pas encore totalement compris, mais on pense qu'il joue un r么le cl茅 dans la formation et l'茅volution des galaxies.
"Nous pouvons maintenant 茅tudier les diff茅rences entre ces deux trous noirs supermassifs pour obtenir de nouveaux indices pr茅cieux sur le fonctionnement de cet important processus", a expliqu茅 Keiichi Asada, scientifique de l'EHT, de l'Institut d'astronomie et d'astrophysique, Academia Sinica, Taipei. "Nous disposons d'images de deux trous noirs - l'un parmi les plus grand l鈥檃utre parmi les plus petits trous noirs supermassifs de l'Univers - ce qui nous permet d'aller beaucoup plus loin que jamais dans la v茅rification du comportement de la gravit茅 dans ces environnements extr锚mes."
Les progr猫s de l'EHT se poursuivent : une importante campagne d'observation en mars 2022 a mobilis茅 encore plus de t茅lescopes que jamais auparavant. L'expansion continue du r茅seau EHT et les importantes mises 脿 niveau technologiques permettront aux scientifiques de partager des images encore plus impressionnantes ainsi que des films de trous noirs dans un avenir proche.
Liens
Event Horizon Telescope (EHT)
est compos茅 de 13 instituts ; l鈥橝cademia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, l鈥橴niversity of Arizona, le Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, l鈥橴niversity of Chicago, l鈥橢ast Asian Observatory, le Goethe-Universitaet Frankfurt, l鈥橧nstitut de Radioastronomie Millim茅trique, le Large Millimeter Telescope, le Max Planck Institute for Radio Astronomy, le MIT Haystack Observatory, le National Astronomical Observatory of Japan, le Perimeter Institute for Theoretical Physics, et la Radboud University.
L鈥橴niversit茅 平特五不中
Fond茅e en 1821, 脿 Montr茅al, au Qu茅bec, l鈥橴niversit茅 平特五不中 figure au premier rang des universit茅s canadiennes offrant des programmes de m茅decine et de doctorat et se classe parmi les meilleures universit茅s au Canada et dans le monde. Institution d鈥檈nseignement sup茅rieur de renomm茅e mondiale, l鈥橴niversit茅 平特五不中 exerce ses activit茅s de recherche dans trois campus, 11 facult茅s et 13 茅coles professionnelles; elle compte 300 programmes d鈥櫭﹖udes et au-del脿 de 39 000 茅tudiants, dont plus de 10 400 aux cycles sup茅rieurs. Elle accueille des 茅tudiants originaires de plus de 150 pays, ses 12 000 茅tudiants internationaux repr茅sentant 30 % de sa population 茅tudiante. Au-del脿 de la moiti茅 des 茅tudiants de l鈥橴niversit茅 平特五不中 ont une langue maternelle autre que l鈥檃nglais, et environ 20 % sont francophones.
R茅sultats de la recherche
Principaux articles
- (DOI: 10.3847/2041-8213/ac6674)
- (DOI: 10.3847/2041-8213/ac6675)
- (DOI: 10.3847/2041-8213/ac6429)
- (DOI: 10.3847/2041-8213/ac6736)
- (DOI: 10.3847/2041-8213/ac6672)
- (DOI: 10.3847/2041-8213/ac6756)
Articles suppl茅mentaires
- (DOI: 10.3847/2041-8213/ac6615)
- (DOI: 10.3847/2041-8213/ac6428)
- (DOI: 10.3847/2041-8213/ac65eb)
- (DOI: 10.3847/2041-8213/ac6584)
Notes
Les t茅lescopes impliqu茅s dans l'EHT en avril 2017, date 脿 laquelle les observations ont 茅t茅 effectu茅es, sont les suivants : l鈥橝tacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), l鈥橝tacama Pathfinder EXperiment (APEX), the IRAM 30-meter Telescope, le James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), le Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano (LMT), le Submillimeter Array (SMA), le UArizona Submillimeter Telescope (SMT), le South Pole Telescope (SPT). Depuis lors, l'EHT a ajout茅 le Greenland Telescope (GLT), le NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) et le UArizona 12-meter Telescope on Kitt Peak 脿 son r茅seau.
est un partenariat entre l'Observatoire europ茅en austral (ESO ; Europe, repr茅sentant ses 脡tats membres), la National Science Foundation (NSF) des 脡tats-Unis et les National Institutes of Natural Sciences (NINS) du Japon, ainsi que National Research Council (Canada), le minist猫re des Sciences et de la Technologie (MOST ; Taiwan), l'Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA; Taiwan) et le Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI ; R茅publique de Cor茅e), en coop茅ration avec la R茅publique du Chili. L'Observatoire conjoint ALMA est exploit茅 par l'ESO, l'Associated Universities, Inc./National Radio Astronomy Observatory (AUI/NRAO) et le National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). , une collaboration entre l'Institut Max Planck de radioastronomie (Allemagne), l'Observatoire spatial d'Onsala (Su猫de) et l'ESO, est exploit茅 par l'ESO. Le est exploit茅 par l'IRAM (les organisations partenaires de l'IRAM sont MPG [Allemagne], CNRS [France] et IGN [Espagne]). Le est exploit茅 l'East Asian Observatory au nom de l'Observatoire Astronomique National du Japon, de l'ASIAA, du KASI, de l'Institut National de Recherche Astronomique de Tha茂lande, du Center for Astronomical Mega-Science et des organisations au Royaume-Uni et au Canada. Le est exploit茅 par l'INAOE et l'UMass, le est exploit茅 par le Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian et l'ASIAA et le UArizona est exploit茅 par l'Universit茅 d'Arizona. Le est exploit茅 par l'Universit茅 de Chicago avec des instruments EHT sp茅cialis茅s fournis par l'Universit茅 d'Arizona.
The Greenland Telescope () est exploit茅 par l鈥橝SIAA et le Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO). Le GLT fait parti du projet ALMA-Taiwan, et es ten parti support茅 par l鈥橝cademia Sinica (AS) et MOST. est exploit茅 par l鈥橧RAM et l鈥� est exploit茅 par l鈥橴niversity of Arizona.
