Astronomie

M87. Qu'était le trou noir avant ?

M87. Qu'était le trou noir avant ?

10 secondes avant le trou noir M87 était un trou noir, c'était quoi ? Une étoile 10 fois plus grande que notre système solaire ?


On ne sait pas (encore). Cela pourrait avoir commencé avec l'explosion d'une très grosse étoile, ou un trou noir primordial formé très peu de temps après le Big Bang. Voir Wikipédia :

L'origine des trous noirs supermassifs reste un champ de recherche ouvert. Les astrophysiciens s'accordent à dire qu'une fois qu'un trou noir est en place au centre d'une galaxie, il peut se développer par accrétion de matière et en fusionnant avec d'autres trous noirs. Il existe cependant plusieurs hypothèses sur les mécanismes de formation et les masses initiales des progéniteurs, ou "graines", des trous noirs supermassifs.

Une hypothèse est que les graines sont des trous noirs de dizaines ou peut-être de centaines de masses solaires laissés par le explosions d'étoiles massives et croître par accrétion de matière. Un autre modèle émet l'hypothèse qu'avant les premières étoiles, de gros nuages ​​de gaz pourraient s'effondrer en une "quasi-étoile", qui à son tour s'effondrerait en un trou noir d'environ 20 M☉. Ces étoiles peuvent également avoir été formées par des halos de matière noire aspirant d'énormes quantités de gaz par gravité, ce qui produirait alors des étoiles supermassives avec des dizaines de milliers de masses solaires. La "quasi-étoile" devient instable aux perturbations radiales en raison de la production de paires électron-positon dans son noyau et pourrait s'effondrer directement dans un trou noir sans explosion de supernova (qui éjecterait la majeure partie de sa masse, empêchant le trou noir de croître aussi vite ). Avec une masse suffisante à proximité, le trou noir pourrait s'accréter pour devenir un trou noir de masse intermédiaire et éventuellement un SMBH si le taux d'accrétion persiste.

Un autre modèle implique un amas stellaire dense en train de s'effondrer car la capacité thermique négative du système entraîne la dispersion des vitesses dans le noyau à des vitesses relativistes. Pour terminer, trous noirs primordiaux aurait pu être produit directement par la pression extérieure dans les premiers instants après le Big Bang. Ces trous noirs primordiaux auraient alors plus de temps que n'importe lequel des modèles ci-dessus pour s'accumuler, leur laissant suffisamment de temps pour atteindre des tailles supermassives. La formation de trous noirs à partir de la mort des premières étoiles a été largement étudiée et corroborée par des observations. Les autres modèles de formation de trous noirs énumérés ci-dessus sont théoriques.

(c'est moi qui souligne)


Les astronomes publient de nouvelles images du trou noir M87

Les deuxièmes images de l'horizon des événements autour d'un trou noir sont sortis - et ils sont étourdissants.

En 2019, nous avons eu notre premier bon aperçu d'un trou noir supermassif, révélant la silhouette sombre de la gueule béante au centre de la galaxie Messier 87 (M87), entourée d'un halo de matière enflammé. Mais mercredi, la collaboration The Event Horizon Telescope (EHT) – l'équipe internationale à l'origine de l'image originale – a publié deux nouvelles images de M87 qui le montrent en lumière polarisée.

Les dernières images montrent le trou noir entouré d'une lumière polarisée qui « s’agite » autour de lui dans un balayage chauffé, montrant la taille et la force du champ magnétique autour du trou noir.

Les résultats des images ont été détaillés dans trois études publiées mercredi dans Les lettres du journal astrophysique.

QUOI DE NEUF -Les nouvelles images sont construites à l'aide des mêmes ensembles de données de 2019. Cependant, l'équipe a pu construire des données sur la direction de la lumière, révélant une polarisation.

La lumière est polarisée lorsqu'elle est émise à des températures élevées dans des zones où il y a des champs magnétiques. Cela révèle quelques choses sur le trou noir supermassif M87.

  • La lumière autour du trou noir M87 est produite dans un processus synchrotron, où les électrons tournent autour des lignes de champ magnétique.
  • Cela aide à révéler la forme et la force du champ magnétique du trou noir. L'équipe EHT travaille toujours à déterminer les contraintes sur la force.

Andrew Chael, membre du Princeton University Center for Theoretical Science et co-auteur de l'une des nouvelles études, affirme que les données précédentes ne racontaient qu'une partie de l'histoire de M87.

"Maintenant, nous examinons une sorte de dimension supplémentaire", a déclaré Chael Inverse."Nous ajoutons la direction de la lumière que nous voyons à la luminosité totale.

Monika Mościbrodzka, professeure adjointe d'astrophysique à l'Université Radboud aux Pays-Bas et coordinatrice du groupe de travail EHT Polarimetry, déclare que les nouvelles images sont un moyen d'en apprendre davantage sur la physique qui se déroule dans l'anneau.

« À partir du modèle de polarisation, nous pouvons en apprendre davantage sur la forme des lignes de champ magnétique à proximité du trou noir », explique Mościbrodzka Inverse. "UNEEt nous pouvons mieux comprendre comment est produite exactement l'émission annulaire visible dans les images.

VOICI LE CONTEXTE — Le 10 avril 2019, une équipe de chercheurs internationaux a dévoilé la toute première image directe capturée d'un trou noir. Avant cela, les images de trous noirs capturaient les effets d'un trou noir sur sa région environnante plutôt que sur l'objet lui-même - par exemple, en ne voyant que les jets émis.

Le télescope Event Horizon a collecté une énorme quantité de données sur M87 via des antennes radio dans le monde entier pour produire l'image 2019. Elle a révélé un croissant de gaz chauds et de débris en orbite autour de l'horizon des événements du trou noir, la région de l'espace entourant directement la singularité d'un trou noir, le « point de non-retour » d'où rien ne peut s'échapper.

Le trou noir M87 est d'environ 6,5 milliards de masses solaires, ou fois la masse du Soleil. À titre de comparaison, Sagitarrius A* - le trou noir au centre de notre galaxie - n'a qu'environ 2,6 millions de masses solaires.

COMMENT ILS L'ONT FAIT — Pour capturer les images du trou noir, un objet autrement plongé dans l'obscurité, l'équipe a dû simuler un télescope de la taille de la Terre.

L'EHT a combiné un réseau de huit télescopes situés sur cinq continents. Ensemble, ils ont visé le noyau de M87, situé à 55 millions d'années-lumière de la Terre, pendant sept jours en avril 2017.

Synchronisés par des horloges atomiques sur mesure, ils ont collecté les signaux radio entrants du trou noir distant et ont enregistré les données sur des enregistreurs de données ultra-rapides conçus pour cette seule tâche.

Les télescopes ont collecté 5 000 téraoctets de données, avec environ 350 téraoctets collectés chaque jour de la période d'observation.

POURQUOI C'EST IMPORTANT — Depuis sa sortie en 2019, la première image d'un trou noir a aidé les scientifiques à confirmer des théories sur sa nature, notamment sa taille et la quantité de matière qui l'entoure.

Mais il y a encore beaucoup de choses que nous ne comprenons pas sur les mécanismes qui régissent les trous noirs.

"L'image que nous voyons n'est qu'un peu plus grande que le système solaire, mais à partir de cette très petite région, elle lance cet énorme jet de matière à l'extérieur de la galaxie entière à des dizaines de milliers d'années-lumière", explique Chael. "Le mécanisme qui lance le jet et prend toute l'énergie et la met dans cette grande colonne de matière n'est pas complètement bien compris."

La plupart des matières qui s'approchent du bord d'un trou noir finissent par être englouties par l'objet massif. Cependant, certaines des particules environnantes s'échappent quelques instants avant d'être capturées et sont émises sous forme de jets à grande vitesse.

Mais les nouvelles images du trou noir dans la lumière polarisée contiennent des informations précieuses sur la structure du champ magnétique qui se trouve juste à l'extérieur du trou noir où ce processus a lieu.

Les dernières observations suggèrent que le champ magnétique est suffisamment fort pour aider ce matériau à résister à la forte attraction gravitationnelle du trou noir, le poussant dans l'espace. Cela aide à construire le mécanisme par lequel les jets se forment, ce qui n'est que partiellement compris.

Priyamvada Natarajan, professeur d'astronomie à l'Université de Yale, qui n'a pas participé à l'étude, affirme que cela aura un effet énorme sur les observations ultérieures de trous noirs.

"C'est un résultat très excitant", a déclaré Natarajan Inverse. "Et un signe avant-coureur de nouvelles directions.

ET APRÈS -Suite à leurs récentes images, l'équipe EHT se prépare à observer M87 dans deux semaines pour voir comment le trou noir a évolué depuis la prise de la première image. Ils prévoient également d'observer Sagitarrius A* pendant cette période.

"Nous pouvons en apprendre beaucoup sur les propriétés du trou noir en examinant comment la matière qui l'entoure change dans le temps", explique Mościbrodzka. "Nous espérons découvrir comment M87 a évolué dans le temps depuis l'année 2017."

EHT ajoute également plus de télescopes au réseau pour créer des images de trous noirs à plus haute résolution qui permettront à l'équipe de sonder de plus près ces objets.

"Pour le moment, nous ne sommes sensibles qu'à l'émission la plus brillante", dit Chael. "Je pense donc que si nous avons plus de sensibilité, ce que nous espérons voir, c'est la connexion entre le trou noir et le jet. Ce serait très excitant.


Ombre vacillante du trou noir M87*

En 2019, la collaboration Event Horizon Telescope (EHT) a livré la première image d'un trou noir , révélant M87* l'objet supermassif au centre de la galaxie M87. L'équipe EHT a maintenant utilisé les leçons apprises l'année dernière pour analyser les ensembles de données d'archives de 2009-2013, dont certains n'avaient pas encore été publiés. L'analyse révèle le comportement de l'image du trou noir sur plusieurs années, indiquant la persistance de la caractéristique d'ombre en forme de croissant, mais aussi la variation de son orientation le croissant semble vaciller. Les résultats complets sont apparus aujourd'hui dans Le Journal d'Astrophysique .

L'EHT est un réseau mondial de télescopes, effectuant des observations synchronisées en utilisant la technique de l'interférométrie à très longue base (VLBI). Ensemble, ils forment une antenne parabolique virtuelle de la taille de la Terre, offrant une résolution d'image exceptionnellement élevée. « Avec l'incroyable résolution angulaire de l'EHT, nous avons pu observer une partie de billard jouée sur la Lune et ne pas perdre de vue le score ! » a déclaré Maciek Wielgus, astronome au Center for Astrophysics | Harvard & amp Smithsonian, membre de l'Initiative Black Hole et auteur principal de l'article. En 2009-2013, M87* a été observé par des réseaux prototypes précoces de l'EHT, avec des télescopes situés sur trois sites géographiques en 2009-2012 et quatre sites en 2013. En 2017, l'EHT a atteint sa maturité avec des télescopes situés sur cinq sites géographiques distincts à travers le monde. .

"L'année dernière, nous avons vu une image de l'ombre d'un trou noir, constituée d'un croissant brillant formé par un plasma chaud tourbillonnant autour de M87*, et d'une partie centrale sombre, où nous nous attendons à ce que l'horizon des événements du trou noir soit", dit Wielgus. «Mais ces résultats étaient basés uniquement sur des observations effectuées tout au long d'une fenêtre d'une semaine en avril 2017, ce qui est beaucoup trop court pour voir beaucoup de changements. Sur la base des résultats de l'année dernière, nous avons posé les questions suivantes : cette morphologie en forme de croissant est-elle cohérente avec les données d'archives ? Les données d'archives indiqueraient-elles une taille et une orientation similaires du croissant ? »

Instantanés du trou noir M87* obtenus par imagerie/modélisation géométrique, et du réseau de télescopes EHT en 2009-2017. Le diamètre de tous les anneaux est similaire, mais l'emplacement du côté lumineux varie. Crédit : M. Wielgus, D. Pesce et la collaboration EHT

Les observations de 2009-2013 contiennent beaucoup moins de données que celles réalisées en 2017, rendant impossible la création d'une image. Au lieu de cela, l'équipe EHT a utilisé une modélisation statistique pour examiner les changements dans l'apparence de M87* au fil du temps. Alors qu'aucune hypothèse sur la morphologie de la source n'est faite dans l'approche d'imagerie, dans l'approche de modélisation, les données sont comparées à une famille de modèles géométriques, dans ce cas des anneaux de luminosité non uniforme. Un cadre statistique est ensuite utilisé pour déterminer si les données sont cohérentes avec ces modèles et pour trouver les paramètres de modèle les mieux adaptés.

En élargissant l'analyse aux observations 2009-2017, les scientifiques ont montré que M87* adhère aux attentes théoriques. Le diamètre de l'ombre du trou noir est resté cohérent avec la prédiction de la théorie de la relativité générale d'Einstein pour un trou noir de 6,5 milliards de masses solaires. "Dans cette étude, nous montrons que la morphologie générale, ou la présence d'un anneau asymétrique, persiste très probablement sur des échelles de temps de plusieurs années", a déclaré Kazu Akiyama, membre Jansky de l'Observatoire national de radioastronomie (NRAO) de l'observatoire MIT Haystack, et un contributeur au projet. "La cohérence à travers plusieurs époques d'observation nous donne plus de confiance que jamais sur la nature de M87* et l'origine de l'ombre."

Mais alors que le diamètre du croissant restait constant, l'équipe EHT a découvert que les données cachaient une surprise : l'anneau vacille, ce qui signifie une grande nouvelle pour les scientifiques. Pour la première fois, ils peuvent avoir un aperçu de la structure dynamique du flux d'accrétion si près de l'horizon des événements du trou noir, dans des conditions de gravité extrêmes. L'étude de cette région détient la clé pour comprendre des phénomènes tels que le lancement de jet relativiste, et permettra aux scientifiques de formuler de nouveaux tests de la théorie de la relativité générale.

Télescopes participant aux observations EHT de M87*. Crédit : M. Wielgus, D. Pesce et la collaboration EHT

Le gaz tombant sur un trou noir chauffe jusqu'à des milliards de degrés, s'ionise et devient turbulent en présence de champs magnétiques. "Parce que le flux de matière est turbulent, le croissant semble vaciller avec le temps », dit Wielgus. "En fait, nous y voyons beaucoup de variations, et tous les modèles théoriques d'accrétion ne permettent pas autant de vacillement. Cela signifie que nous pouvons commencer à exclure certains des modèles basés sur la dynamique de la source observée. »

"Ces premières expériences d'EHT nous fournissent un trésor d'observations à long terme que l'EHT actuel, même avec sa remarquable capacité d'imagerie, ne peut égaler", a déclaré Shep Doeleman, directeur fondateur, EHT. « Lorsque nous avons mesuré pour la première fois la taille de M87* en 2009, nous n'aurions pas pu prévoir qu'il nous donnerait un premier aperçu de la dynamique des trous noirs. Si vous voulez voir un trou noir évoluer sur une décennie, rien ne remplace une décennie de données. »

Le scientifique du projet EHT Geoffrey Bower, chercheur scientifique de l'Academia Sinica, Institut d'astronomie et d'astrophysique (ASIAA), a ajouté : « La surveillance du M87* avec une matrice EHT étendue fournira de nouvelles images et des ensembles de données beaucoup plus riches pour étudier la dynamique turbulente. Nous travaillons déjà à l'analyse des données des observations de 2018, obtenues avec un télescope supplémentaire situé au Groenland. En 2021, nous prévoyons des observations avec deux autres sites, offrant une qualité d'imagerie extraordinaire. C'est une période vraiment excitante pour étudier les trous noirs ! »

La collaboration internationale du télescope Event Horizon a annoncé la toute première image d'un trou noir au cœur de la radiogalaxie Messier 87 le 10 avril 2019 en créant un télescope virtuel de la taille de la Terre. Soutenu par des investissements internationaux considérables, l'EHT relie les télescopes existants à l'aide de nouveaux systèmes, créant ainsi un nouvel instrument doté du pouvoir de résolution angulaire le plus élevé jamais atteint.

Les télescopes individuels impliqués dans la collaboration EHT sont : l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), l'Atacama Pathfinder EXplorer (APEX), le Greenland Telescope (depuis 2018), le IRAM 30-meter Telescope, l'IRAM NOEMA Observatory (attendu 2021), le télescope de Kitt Peak (prévu pour 2021), le télescope James Clerk Maxwell (JCMT), le grand télescope millimétrique (LMT), le réseau submillimétrique (SMA), le télescope submillimétrique (SMT) et le télescope du pôle sud (SPT ).

Le consortium EHT se compose de 13 instituts partenaires, l'Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, l'Université d'Arizona, l'Université de Chicago, l'East Asian Observatory, le Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, la Goethe-Universität Frankfurt, l'Institut de Radioastronomie Millimétrique, le Large Millimeter Telescope, le Max-Planck-Institut für Radioastronomie, le MIT Haystack Observatory, le National Astronomical Observatory of Japan, le Perimeter Institute for Theoretical Physics et l'Université Radboud.

Documents et informations supplémentaires :

Article original : M. Wielgus et al. : « Monitoring the Morphology of M87* in 2009-2017 with the Event Horizon Telescope », dans Astrophysical Journal (2020, 23 septembre)

Historique de la baie + modèles les mieux adaptés [ PNG ] [ JPG ]

Convient à l'animation de cohérence [ PNG ] [ GIF ] [AVI] [Images PNG : #1, #2, #3] [ caption.txt ]

Maciek Wielgus
Initiative du trou noir, Université de Harvard
[email protected]

Amy Oliver, Affaires publiques

Centre d'Astrophysique | Harvard et Smithsonian
Observatoire Fred Lawrence Whipple
[email protected]
+15208794406

Kazu Akiyama
Observatoire de la botte de foin du MIT
[email protected]
+16177155579

Berger S. Doeleman
Directeur fondateur, Event Horizon Telescope
Initiative Trou Noir, Centre d'Astrophysique | Harvard et Smithsonian
[email protected]
+16174967762

Geoffrey C. Bower
Scientifique en chef pour les opérations à Hawaï, ASIAA
Scientifique de projet, télescope Event Horizon
Faculté affiliée d'études supérieures, UH Manoa Physique et astronomie
[email protected]
+18089612945

Une animation représentant un an d'évolution de l'image M87* selon des simulations numériques. L'angle de position mesuré du côté brillant du croissant est indiqué, ainsi qu'un anneau de 42 microsecondes d'arc. Pour une partie de l'animation, une image floue à la résolution EHT est affichée. Crédit : G. Wong, B. Prather, Ch. Gammie, M. Wielgus et la collaboration EHT


Trou noir M87

Tom Finkenbinder a fourni ces informations pour accompagner l'image principale et la présentation de diapositives Skynet et multi-messagers d'astronomie :

Peu de temps avant la présentation que j'ai faite à l'AHSP 2018 à Spruce Knob l'automne dernier, j'ai demandé des idées à l'équipe Skynet de l'UNC sur les fonctionnalités de radioastronomie qu'elle a ajoutées au réseau avec le radiotélescope remis à neuf de 20 mètres à NRAO Greenbank. Ils m'ont encouragé à jeter un œil à M87, les produits de données sont accessibles via ce lien. Ignorez le psychédélisme dans deux des images (l'une des caméras était hors ligne - c'est du bruit). Remarquez plutôt les images compactes, presque circulaires. Attention, je ne savais pas exactement ce que je regardais. Sue Ann Heatherly de Greenbank a gentiment informé que M87 avait un trou noir supermassif présumé au centre et les données capturées montrent un rayonnement synchrotron entourant le trou noir imagé à 1,4 GHz. M87 est l'un des objets les plus brillants et les plus étudiés du ciel radio.

Comprendre le "rayonnement synchrotron" nécessite quelques recherches sur Internet, il s'agissait de mettre en évidence les nouvelles fonctionnalités de Skynet qui incluaient la radio. Ils l'ont physiquement connecté à Skynet pendant quelques années avant que les algorithmes ne soient terminés pour effectuer les analyses. J'ai utilisé un motif de marguerite à 12 pétales pour imager M87 (il est également montré via le lien). Ces articles étaient en ligne depuis moins d'un an au moment de la présentation à Spruce l'automne dernier. La discussion sur les nouvelles fonctionnalités commence par la diapositive « Radio Astronomie » dans le jeu de diapositives.


Des astronomes imagent des champs magnétiques au bord du trou noir de M87

La collaboration Event Horizon Telescope (EHT), qui a produit la toute première image d'un trou noir publiée en 2019, a aujourd'hui une nouvelle vue de l'objet massif au centre de la galaxie Messier 87 (M87): à quoi il ressemble en lumière polarisée . C'est la première fois que des astronomes ont pu mesurer la polarisation, une signature des champs magnétiques, aussi près du bord d'un trou noir. Cette image montre la vue polarisée du trou noir dans M87. Les lignes marquent l'orientation de la polarisation, qui est liée au champ magnétique autour de l'ombre du trou noir.
Crédit : Collaboration EHT

La collaboration Event Horizon Telescope (EHT), qui a produit la toute première image d'un trou noir, a révélé aujourd'hui une nouvelle vue de l'objet massif au centre de la galaxie Messier 87 (M87): à quoi il ressemble en lumière polarisée. C'est la première fois que des astronomes ont pu mesurer la polarisation, une signature des champs magnétiques, aussi près du bord d'un trou noir. Les observations sont essentielles pour expliquer comment la galaxie M87, située à 55 millions d'années-lumière, est capable de lancer des jets énergétiques à partir de son cœur.

« Nous voyons maintenant la prochaine preuve cruciale pour comprendre comment les champs magnétiques se comportent autour des trous noirs et comment l'activité dans cette région très compacte de l'espace peut entraîner des jets puissants qui s'étendent bien au-delà de la galaxie », déclare Monika Mo ? cibrodzka, coordinateur du groupe de travail EHT Polarimetry et professeur assistant à l'Université Radboud aux Pays-Bas.

Le 10 avril 2019, les scientifiques ont publié la toute première image d'un trou noir (https:/ / www. eso. org/ public/ news/ eso1907/ ), révélant une structure annulaire brillante avec une région centrale sombre. l'ombre du trou noir (https:/ / www. eso. org/ public/ images/ eso1907a/ ) . Depuis lors, la collaboration EHT a approfondi les données sur l'objet supermassif au cœur de la galaxie M87 collectées en 2017. Ils ont découvert qu'une fraction importante de la lumière autour du trou noir M87 est polarisée.

« Ce travail est une étape importante : la polarisation de la lumière porte des informations qui nous permettent de mieux comprendre la physique derrière l'image que nous avons vue en avril 2019, ce qui n'était pas possible auparavant », explique Iván Martí-Vidal, également coordinateur de le groupe de travail EHT Polarimetry et GenT Distinguished Researcher à l'Université de Valence, en Espagne. Il ajoute que "le dévoilement de cette nouvelle image en lumière polarisée a nécessité des années de travail en raison des techniques complexes impliquées dans l'obtention et l'analyse des données".

La lumière se polarise lorsqu'elle traverse certains filtres, comme les verres de lunettes de soleil polarisées, ou lorsqu'elle est émise dans des régions chaudes de l'espace où des champs magnétiques sont présents. De la même manière que les lunettes de soleil polarisées nous aident à mieux voir en réduisant les reflets et l'éblouissement des surfaces lumineuses, les astronomes peuvent affiner leur vision de la région autour du trou noir en regardant comment la lumière qui en provient est polarisée. Plus précisément, la polarisation permet aux astronomes de cartographier les lignes de champ magnétique présentes au bord intérieur du trou noir.

« Les images polarisées récemment publiées sont essentielles pour comprendre comment le champ magnétique permet au trou noir de « manger de la matière » et de lancer des jets puissants », déclare Andrew Chael, membre de la collaboration EHT, membre Hubble de la NASA au Princeton Center for La science théorique et la Princeton Gravity Initiative aux États-Unis.

Les jets lumineux d'énergie et de matière qui émergent du noyau de M87 (https:/ / www.eso. org/ public/ images/ eso1907c/ ) et s'étendent à au moins 5000 années-lumière de son centre sont l'une des galaxies caractéristiques les plus mystérieuses et énergiques. La plupart des matières se trouvant près du bord d'un trou noir y tombent. Cependant, certaines des particules environnantes s'échappent quelques instants avant d'être capturées et sont projetées loin dans l'espace sous la forme de jets.

Les astronomes se sont appuyés sur différents modèles du comportement de la matière près du trou noir pour mieux comprendre ce processus. Mais ils ne savent toujours pas exactement comment des jets plus gros que la galaxie sont lancés depuis sa région centrale, qui est comparable en taille au système solaire, ni comment exactement la matière tombe dans le trou noir. Avec la nouvelle image EHT du trou noir et de son ombre en lumière polarisée, les astronomes ont réussi pour la première fois à examiner la région juste à l'extérieur du trou noir où se produit cette interaction entre la matière entrant et éjectée.

Les observations fournissent de nouvelles informations sur la structure des champs magnétiques juste à l'extérieur du trou noir. L'équipe a découvert que seuls les modèles théoriques comportant un gaz fortement magnétisé peuvent expliquer ce qu'ils voient à l'horizon des événements.

« Les observations suggèrent que les champs magnétiques au bord du trou noir sont suffisamment puissants pour repousser le gaz chaud et l'aider à résister à l'attraction de la gravité. Seul le gaz qui glisse à travers le champ peut remonter en spirale vers l'horizon des événements », explique Jason Dexter, professeur adjoint à l'Université du Colorado à Boulder, États-Unis, et coordinateur du groupe de travail sur la théorie EHT.

Pour observer le cœur de la galaxie M87, la collaboration a relié huit télescopes à travers le monde — y compris l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array basé au nord du Chili (ALMA – https:/ / www. eso. org/ public/ teles -instr/ alma/ ) et l'Atacama Pathfinder EXperiment (APEX – https:/ / www. eso. org/ public/teles-instr/ apex/ ), dont l'Observatoire européen austral (ESO) est partenaire &# 8212 pour créer un télescope virtuel de la taille de la Terre, l'EHT. La résolution impressionnante obtenue avec l'EHT est équivalente à celle nécessaire pour mesurer la longueur d'une carte de crédit à la surface de la Lune.

« Avec ALMA et APEX, qui, grâce à leur emplacement au sud, améliorent la qualité de l'image en ajoutant une étendue géographique au réseau EHT, les scientifiques européens ont pu jouer un rôle central dans la recherche », a déclaré Ciska Kemper, scientifique du programme européen ALMA à ESO. “Avec ses 66 antennes, ALMA domine la collection globale de signaux en lumière polarisée, tandis qu'APEX a été essentiel pour l'étalonnage de l'image.”

"Les données ALMA étaient également cruciales pour calibrer, imager et interpréter les observations EHT, fournissant des contraintes strictes sur les modèles théoriques qui expliquent le comportement de la matière près de l'horizon des événements du trou noir", ajoute Ciriaco Goddi, scientifique à l'Université Radboud et à Leyde. Observatory, Pays-Bas, qui a mené une étude d'accompagnement (https:/ / www. eso. org/ public/ archives/ releases/ sciencepapers/ eso2105/ eso2105c. pdf) qui s'appuyait uniquement sur les observations d'ALMA.

La configuration EHT a permis à l'équipe d'observer directement l'ombre du trou noir et l'anneau de lumière qui l'entoure, la nouvelle image en lumière polarisée montrant clairement que l'anneau est magnétisé. Les résultats sont publiés aujourd'hui dans deux articles distincts en Les lettres du journal astrophysique par la collaboration EHT. La recherche a impliqué plus de 300 chercheurs de plusieurs organisations et universités du monde entier.

“L'EHT fait des progrès rapides, avec des mises à niveau technologiques apportées au réseau et de nouveaux observatoires ajoutés. Nous nous attendons à ce que les futures observations EHT révèlent plus précisément la structure du champ magnétique autour du trou noir et nous en disent plus sur la physique des gaz chauds dans cette région », conclut Jongho Park, membre de la collaboration EHT, membre de l'East Asian Core Observatories Association. à l'Institut d'astronomie et d'astrophysique Academia Sinica à Taipei.

Plus d'information

Cette recherche a été présentée dans deux articles de la collaboration EHT publiés aujourd'hui dans The Astrophysical Journal Letters : “First M87 Event Horizon Telescope Results VII : Polarization of the Ring” (doi : 10.3847/2041-8213/abe71d) et “First Résultats VIII du télescope M87 Event Horizon : Structure du champ magnétique près de l'horizon des événements (doi : 10.3847/2041-8213/abe4de). Les recherches associées sont présentées dans l'article « Propriétés polarimétriques des cibles du télescope Event Horizon d'ALMA » (doi : 10.3847/2041-8213/abee6a) par Goddi, Martí-Vidal, Messias et la collaboration EHT, qui a été acceptée pour parution dans Les lettres du journal astrophysique.

La collaboration EHT implique plus de 300 chercheurs d'Afrique, d'Asie, d'Europe, d'Amérique du Nord et du Sud. La collaboration internationale s'efforce de capturer les images de trou noir les plus détaillées jamais obtenues en créant un télescope virtuel de la taille de la Terre. Soutenu par des investissements internationaux considérables, l'EHT relie les télescopes existants à l'aide de nouveaux systèmes, créant ainsi un instrument fondamentalement nouveau avec le pouvoir de résolution angulaire le plus élevé jamais atteint.

Les télescopes individuels impliqués sont : ALMA, APEX, le télescope de 30 mètres de l'Institut de Radioastronomie Millimetrique (IRAM), l'observatoire IRAM NOEMA, le James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), le Large Millimeter Telescope (LMT), le Submillimeter Array (SMA ), le télescope submillimétrique (SMT), le télescope du pôle Sud (SPT), le télescope de Kitt Peak et le télescope du Groenland (GLT).

Le consortium EHT se compose de 13 instituts parties prenantes : l'Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, l'Université d'Arizona, l'Université de Chicago, l'East Asian Observatory, Goethe-Universitaet Frankfurt, Institut de Radioastronomie Millimétrique, Large Millimeter Telescope, Max Planck Institute pour la radioastronomie, MIT Haystack Observatory, National Astronomical Observatory of Japan, Perimeter Institute for Theoretical Physics, Radboud University et Smithsonian Astrophysical Observatory.

L'ESO est la principale organisation intergouvernementale d'astronomie en Europe et de loin l'observatoire astronomique au sol le plus productif au monde. Il compte 16 États membres : Autriche, Belgique, République tchèque, Danemark, France, Finlande, Allemagne, Irlande, Italie, Pays-Bas, Pologne, Portugal, Espagne, Suède, Suisse et Royaume-Uni, ainsi que l'État hôte du Chili. et avec l'Australie comme partenaire stratégique. L'ESO mène un programme ambitieux axé sur la conception, la construction et l'exploitation de puissantes installations d'observation au sol permettant aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de premier plan dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche astronomique. L'ESO exploite trois sites d'observation uniques de classe mondiale au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le Very Large Telescope et son interféromètre pour Very Large Telescope, leader mondial, ainsi que deux télescopes d'étude, VISTA travaillant dans l'infrarouge et le VLT Survey Telescope à lumière visible. Également à Paranal, l'ESO hébergera et exploitera le Cherenkov Telescope Array South, l'observatoire de rayons gamma le plus grand et le plus sensible au monde. L'ESO est également un partenaire majeur dans deux installations sur Chajnantor, APEX et ALMA, le plus grand projet astronomique existant. Et sur Cerro Armazones, près de Paranal, l'ESO construit le télescope extrêmement grand de 39 mètres, l'ELT, qui deviendra le plus grand œil du monde sur le ciel.

L'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), une installation internationale d'astronomie, est un partenariat entre l'ESO, la National Science Foundation (NSF) des États-Unis et les National Institutes of Natural Sciences (NINS) du Japon en coopération avec la République du Chili. ALMA est financé par l'ESO au nom de ses États membres, par la NSF en coopération avec le Conseil national de recherches du Canada (NRC) et le ministère de la Science et de la Technologie (MOST) et par le NINS en coopération avec l'Academia Sinica (AS) à Taïwan. et l'Institut coréen d'astronomie et des sciences spatiales (KASI). La construction et les opérations d'ALMA sont dirigées par l'ESO au nom de ses États membres par l'Observatoire national de radioastronomie (NRAO), géré par Associated Universities, Inc. (AUI), au nom de l'Amérique du Nord et par l'Observatoire national d'astronomie du Japon (NAOJ ) au nom de l'Asie de l'Est. L'Observatoire conjoint ALMA (JAO) assure la direction et la gestion unifiées de la construction, de la mise en service et de l'exploitation d'ALMA.

Le groupe de recherche BlackHoleCam a reçu la bourse Synergy de 14 millions d'euros du Conseil européen de la recherche en 2013. Les chercheurs principaux sont Heino Falcke, Luciano Rezzolla et Michael Kramer et les instituts partenaires sont JIVE, IRAM, MPE Garching, IRA/INAF Bologna, SKA et ESO . BlackHoleCam fait partie de la collaboration Event Horizon Telescope.


Parce que, de notre point de vue, c'est très, très, très, très, très petit.

Le trou noir est énorme en termes absolus, mais la distance qui le sépare de nous est énormément huger: the horizon diameter (defined as twice the Schwarzschild radius) is about 36,000 Gm, about 3 times that of Pluto's orbit and due to the gravitational effects its apparent size is magnified further to that of a black spherical object of diameter of around 94,000 Gm emplaced at the same distance. But the distance to the galaxy is about $5.0 imes 10^<14> mathrm$ - loin larger, by ten orders of magnitude.

A simple trigonometric calculation shows that the apparent size is then

that is nanoradians - for comparison, a bacterium held at arm's length (about 1 m) may occupy 1000 nrad or more in your own eye's field of view. So the black hole appears, to an observer on Earth, on the order of 5,000 times smaller than a bacterium held at arm's length.

There is a common misconception that the chief purpose of "ordinary" telescopes is to magnify - this is not so much the case: their real purpose is to brighten, that is, to gather up light and form an image that is brighter than what the human eye can see on its own. That's why they're so big. In fact, most of the astronomical objects one sees those pretty pictures of are actually not phenomenally "small" from our point of view, but rather they are only modestly small with their surface brightnesses very dim, which renders them invisible to the eye.

This black hole, on the other hand, DOES require massive magnification - on the order of a billion times, as you can see from above, making it more than a typical electron microscope, only as a telescope - to see. And that is very, very hard to do.


The ring of material around M87’s supermassive black hole is changing with time

That iconic image of the black hole represents a week of observations taken in 2017 by the Event Horizon Telescope (EHT), an array of eight telescopes spread across the world, linked together to increase their resolving power.

However, that array was put together over many years, and during that period the black hole was observed by the not-quite-complete EHT many times. While the data weren’t sufficient to create images, they could be analyzed to look at the material around the black hole to look for anything that might change over that time.

A team of astronomers tackled this hefty project, and found two important things: The size of the ring and the “shadow” didn’t change, but the brightness of the ring a fait. Not only that, where it was brightest changed, too, and it’s not clear why.

A year in the life of M87*, the supermassive black hole in the galaxy M87. The first part shows complicated simulations of the hot material orbiting the black hole using the math of General Relativity and the behavior of plasma. At 92 days the simulations are blurred to show how it would look to the Event Horizon Telescope. The gray bar that appears points toward the average position of the bright spots in the ring. The scale bar shows 40 microarseconds, a very tiny angle on the sky the ring is about 100 billion kilometers across and 55 million light years from Earth. Credit: G. Wong, B. Prather, Ch. Gammie, M. Wielgus & the EHT Collaboration

First things first. The black hole, generally called M87* (literally said out loud as “M 87 star”) is in the center of the giant elliptical galaxy M87, the dominant galaxy in the nearby Virgo Cluster of galaxies. By “nearby” I mean about 55 million light years, because astronomers can’t be trusted with human adjectives.

The black hole is called supermassive because it has the mass equivalent of 6.5 milliard Suns, a huge amount. The event horizon of M87* — the point of no return, meaning cross that line and down you go — is about 40 billion kilometers across, almost five times the diameter of the orbit of Neptune. It’s a big black hole.

But from 55 million light years, it looks tiny. That’s why the Event Horizon Telescope was assembled connecting telescopes all over the Earth is like giving you the resolving power (it’s not too far off to think of that as magnification) of a telescope the size of the Earth. But the data you get from such an array is extremely difficult to process, which is why it took two years to release the image.

The very first image of the "shadow" of a supermassive black hole. This shows the region around a black hole with a mass 6.5 billion times that of the Sun, located 55 million light years away from Earth in the core of the galaxy M87. Credit: NSF

What was seen is a ring of light around the black hole, which is emitted by material falling from the galaxy proper into the black hole. It doesn’t fall straight in, but instead forms a flat disk called an accretion disk. The material gets infernally hot as it spirals in, and that light (coming from material well outside the black hole’s event horizon) is what we see.

It’s also hugely distorted by the immense gravity of the black hole. Photons (particles of light) too close to the black hole trying to get out can actually orbit it, and closer in they can circle it once or twice before eventually falling in. That’s the dark circle in the center of the ring where light can’t escape. The actual event horizon is somewhat smaller than that.

The ring seen is about 40 microarcseconds across. C'est petit. An arcsecond is a tiny angle on the sky the full Moon is 1800 arcseconds across. At the distance to M87, that means the ring is physically about 100 billion kilometers across.

OK, so the new research looked at observations of M87* taken using the proto-EHT in 2009, 2011, 2012, and 2013, to look and see what might be different. They created simple geometric models of what the ring looks like, and then ran simulations to see what it would look like to EHT, to compare to the actual observations.

Simple geometric models showing the size, shape, and brightness of the ring around M87* over time using data by the Event Horizon Telescope along with the images from 2017 (bottom right). The bright spot appears in different places, indicating changes in the ring. Credit: M. Wielgus & the EHT Collaboration

What they found is that the ring size and black hole “shadow” size remained constant over time, which is a relief. Those shouldn’t change! The disk should be about the same size, and the black hole about the same mass, so the ring size should hold steady. But this does show that the ring is a real object that persists, and wasn’t just some weird transient thing astronomers happened to catch at the time.

But… the brightness of the ring changed between observations. Not only that, but the brightest part of the ring seemed to change position as well. The observations aren’t good enough to quite nail this down exactly, but the position change appears to be real.

Most likely this is due to the motion of the gas. There’s a lot of turbulence in the material, which doesn’t flow smoothly under the tremendous forces it feels. That makes the motion extremely complicated. It could be that hot spots come and go, move around, and that’s what’s being seen. But making this worse is that this also depends on the direction of the axis of rotation of the black hole (yes, they do spin) and a handful of other complicated characteristics. Remember too the scale of this over that time the bright spot moved by hundreds of billions of kilometers. This is a fairly difficult series of observations to interpret, and the authors note they can’t be sure of all the parameters influencing what they’re seeing.

So you know what that means: We need more observations. Some were taken in 2018 and they’re working on them, and more are planned for 2021 with the full-up array. Those will be crucial, since the resolution will be much better, and details will be more obvious.

Hopefully, this will lead to better understanding what’s going in the core of M87. That material swirling around, together with the black hole itself, are powering a huge pair of focused beams of material screaming away at a large chunk of the speed of light, and how those get launched is not at all well understood. Having images right there could help that a lot.


Black hole in 87

This is the first historical film of a object. In addition this video shows a ball of light swirling around a supermassive black hole in the M87 galaxy. Video is blurry. It shows what the events near the object look like. One side of the ring (which changes over time) looks brighter than the other. This is expected due to the complex dynamics that take place around the object. This is a unique video that shows a fascinating happening around a supermassive black hole in the center of the M87 galaxy. These are huge space objects.

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Astronomers image magnetic fields at the edge of M87’s black hole (By ESO)

We are now seeing the next crucial piece of evidence to understand how magnetic fields behave around black holes, and how activity in this very compact region of space can drive powerful jets that extend far beyond the galaxy,” says Monika Mościbrodzka, Coordinator of the EHT Polarimetry Working Group and Assistant Professor at Radboud University in the Netherlands.

On 10 April 2019, scientists released the first ever image of a black hole, revealing a bright ring-like structure with a dark central region — the black hole’s shadow. Since then, the EHT collaboration has delved deeper into the data on the supermassive object at the heart of the M87 galaxy collected in 2017. They have discovered that a significant fraction of the light around the M87 black hole is polarised.

This work is a major milestone: the polarisation of light carries information that allows us to better understand the physics behind the image we saw in April 2019, which was not possible before,” explains Iván Martí-Vidal, also Coordinator of the EHT Polarimetry Working Group and GenT Distinguished Researcher at the University of Valencia, Spain. He adds that “unveiling this new polarised-light image required years of work due to the complex techniques involved in obtaining and analysing the data.

Light becomes polarised when it goes through certain filters, like the lenses of polarised sunglasses, or when it is emitted in hot regions of space where magnetic fields are present. In the same way that polarised sunglasses help us see better by reducing reflections and glare from bright surfaces, astronomers can sharpen their view of the region around the black hole by looking at how the light originating from it is polarised. Specifically, polarisation allows astronomers to map the magnetic field lines present at the inner edge of the black hole.

The newly published polarised images are key to understanding how the magnetic field allows the black hole to ‘eat’ matter and launch powerful jets,” says EHT collaboration member Andrew Chael, a NASA Hubble Fellow at the Princeton Center for Theoretical Science and the Princeton Gravity Initiative in the US.

The bright jets of energy and matter that emerge from M87’s core and extend at least 5000 light-years from its centre are one of the galaxy’s most mysterious and energetic features. Most matter lying close to the edge of a black hole falls in. However, some of the surrounding particles escape moments before capture and are blown far out into space in the form of jets.

Astronomers have relied on different models of how matter behaves near the black hole to better understand this process. But they still don’t know exactly how jets larger than the galaxy are launched from its central region, which is comparable in size to the Solar System, nor how exactly matter falls into the black hole. With the new EHT image of the black hole and its shadow in polarised light, astronomers managed for the first time to look into the region just outside the black hole where this interplay between matter flowing in and being ejected out is happening.

The observations provide new information about the structure of the magnetic fields just outside the black hole. The team found that only theoretical models featuring strongly magnetised gas can explain what they are seeing at the event horizon.

The observations suggest that the magnetic fields at the black hole’s edge are strong enough to push back on the hot gas and help it resist gravity’s pull. Only the gas that slips through the field can spiral inwards to the event horizon,” explains Jason Dexter, Assistant Professor at the University of Colorado Boulder, US, and Coordinator of the EHT Theory Working Group.

To observe the heart of the M87 galaxy, the collaboration linked eight telescopes around the world — including the northern Chile-based Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) and the Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), in which the European Southern Observatory (ESO) is a partner — to create a virtual Earth-sized telescope, the EHT. The impressive resolution obtained with the EHT is equivalent to that needed to measure the length of a credit card on the surface of the Moon.

With ALMA and APEX, which through their southern location enhance the image quality by adding geographical spread to the EHT network, European scientists were able to play a central role in the research,” says Ciska Kemper, European ALMA Programme Scientist at ESO. "With its 66 antennas, ALMA dominates the overall signal collection in polarised light, while APEX has been essential for the calibration of the image.”

“ALMA data were also crucial to calibrate, image and interpret the EHT observations, providing tight constraints on the theoretical models that explain how matter behaves near the black hole event horizon,” adds Ciriaco Goddi, a scientist at Radboud University and Leiden Observatory, the Netherlands, who led an accompanying study that relied only on ALMA observations.

The EHT setup allowed the team to directly observe the black hole shadow and the ring of light around it, with the new polarised-light image clearly showing that the ring is magnetised. The results are published today in two separate papers in The Astrophysical Journal Letters by the EHT collaboration. The research involved over 300 researchers from multiple organisations and universities worldwide.

The EHT is making rapid advancements, with technological upgrades being done to the network and new observatories being added. We expect future EHT observations to reveal more accurately the magnetic field structure around the black hole and to tell us more about the physics of the hot gas in this region,” concludes EHT collaboration member Jongho Park, an East Asian Core Observatories Association Fellow at the Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics in Taipei.

Plus d'information

This research was presented in two papers by the EHT collaboration published today in The Astrophysical Journal Letters:

“First M87 Event Horizon Telescope Results VII: Polarization of the Ring” (doi: 10.3847/2041-8213/abe71d)

“First M87 Event Horizon Telescope Results VIII: Magnetic Field Structure Near The Event Horizon” (doi: 10.3847/2041-8213/abe4de).

Accompanying research is presented in the paper

“Polarimetric properties of Event Horizon Telescope targets from ALMA” (doi: 10.3847/2041-8213/abee6a) by Goddi, Martí-Vidal, Messias, and the EHT collaboration, which has been accepted for publication in Les lettres du journal astrophysique.

The EHT collaboration involves more than 300 researchers from Africa, Asia, Europe, North and South America. The international collaboration is working to capture the most detailed black hole images ever obtained by creating a virtual Earth-sized telescope. Soutenu par des investissements internationaux considérables, l'EHT relie les télescopes existants à l'aide de nouveaux systèmes, créant ainsi un instrument fondamentalement nouveau avec le pouvoir de résolution angulaire le plus élevé jamais atteint.

The individual telescopes involved are: ALMA, APEX, the Institut de Radioastronomie Millimetrique (IRAM) 30-meter Telescope, the IRAM NOEMA Observatory, the James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), the Large Millimeter Telescope (LMT), the Submillimeter Array (SMA), the Submillimeter Telescope (SMT), the South Pole Telescope (SPT), the Kitt Peak Telescope, and the Greenland Telescope (GLT).

The EHT consortium consists of 13 stakeholder institutes: the Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, the University of Arizona, the University of Chicago, the East Asian Observatory, Goethe-Universitaet Frankfurt, Institut de Radioastronomie Millimétrique, Large Millimeter Telescope, Max Planck Institute for Radio Astronomy, MIT Haystack Observatory, National Astronomical Observatory of Japan, Perimeter Institute for Theoretical Physics, Radboud University and the Smithsonian Astrophysical Observatory.

The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), an international astronomy facility, is a partnership of ESO, the U.S. National Science Foundation (NSF) and the National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan in cooperation with the Republic of Chile. ALMA est financé par l'ESO au nom de ses États membres, par la NSF en coopération avec le Conseil national de recherches du Canada (NRC) et le ministère de la Science et de la Technologie (MOST) et par le NINS en coopération avec l'Academia Sinica (AS) à Taïwan. et l'Institut coréen d'astronomie et des sciences spatiales (KASI). La construction et les opérations d'ALMA sont dirigées par l'ESO au nom de ses États membres par l'Observatoire national de radioastronomie (NRAO), géré par Associated Universities, Inc. (AUI), au nom de l'Amérique du Nord et par l'Observatoire national d'astronomie du Japon (NAOJ ) au nom de l'Asie de l'Est. L'Observatoire conjoint ALMA (JAO) assure la direction et la gestion unifiées de la construction, de la mise en service et de l'exploitation d'ALMA.

The BlackHoleCam research group was awarded the European Research Council €14 million Synergy Grant in 2013. The Principal Investigators are Heino Falcke, Luciano Rezzolla and Michael Kramer and the partner institutes are JIVE, IRAM, MPE Garching, IRA/INAF Bologna, SKA and ESO. BlackHoleCam is part of the Event Horizon Telescope collaboration.

Liens

Originally published by ESO March 24, 2021


National Science Foundation - Where Discoveries Begin


Using the Event Horizon Telescope, scientists get the first image of a black hole.

April 10, 2019

Update: The members of the Event Horizon Telescope Collaboration were awarded the Breakthrough Prize in Fundamental Physics on Sept. 5, 2019. The Breakthrough Prize annually recognizes achievements in science and mathematics.

Watch the National Science Foundation/EHT Press Conference Revealing First Image of Black Hole

For additional information and media resources, please visit: NSF Exploring Black Holes.

The Event Horizon Telescope (EHT) -- a planet-scale array of eight ground-based radio telescopes forged through international collaboration -- was designed to capture images of a black hole.

Aujourd'hui, lors de conférences de presse coordonnées à travers le monde, les chercheurs de l'EHT révèlent qu'ils ont réussi, dévoilant la première preuve visuelle directe d'un trou noir supermassif et de son ombre.

This breakthrough was announced in a series of six papers published in a special issue of The Astrophysical Journal Letters. L'image révèle le trou noir au centre de Messier 87, une galaxie massive dans l'amas de galaxies de la Vierge à proximité. Ce trou noir réside à 55 millions d'années-lumière de la Terre et a une masse 6,5 milliards de fois celle du Soleil.

"This is a huge day in astrophysics," said NSF Director France Córdova. "We're seeing the unseeable. Black holes have sparked imaginations for decades. They have exotic properties and are mysterious to us. Yet with more observations like this one they are yielding their secrets. This is why NSF exists. We enable scientists and engineers to illuminate the unknown, to reveal the subtle and complex majesty of our universe."

L'EHT relie les télescopes du monde entier pour former un télescope virtuel de la taille de la Terre avec une sensibilité et une résolution sans précédent. The EHT is the result of years of international collaboration and offers scientists a new way to study the most extreme objects in the Universe predicted by Einstein's general relativity during the centennial year of the historic experiment that first confirmed the theory.

"We have taken the first picture of a black hole," said EHT project director Sheperd S. Doeleman of the Center for Astrophysics | Harvard et Smithsonian. "This is an extraordinary scientific feat accomplished by a team of more than 200 researchers."

The National Science Foundation (NSF) played a pivotal role in this discovery by funding individual investigators, interdisciplinary scientific teams and radio astronomy research facilities since the inception of EHT. Over the last two decades, NSF has directly funded more than $28 million in EHT research, the largest commitment of resources for the project.

Les trous noirs sont des objets cosmiques extraordinaires avec des masses énormes mais des tailles extrêmement compactes. La présence de ces objets affecte leur environnement de manière extrême, déformant l'espace-temps et surchauffant tout matériau environnant.

"If immersed in a bright region, like a disc of glowing gas, we expect a black hole to create a dark region similar to a shadow -- something predicted by Einstein's general relativity that we've never seen before," explained chair of the EHT Science Council Heino Falcke of Radboud University, the Netherlands. "This shadow, caused by the gravitational bending and capture of light by the event horizon, reveals a lot about the nature of these fascinating objects and allowed us to measure the enormous mass of M87's black hole."

Multiple calibration and imaging methods have revealed a ring-like structure with a dark central region -- the black hole's shadow -- that persisted over multiple independent EHT observations.

"Once we were sure we had imaged the shadow, we could compare our observations to extensive computer models that include the physics of warped space, superheated matter and strong magnetic fields. Many of the features of the observed image match our theoretical understanding surprisingly well," remarks Paul T.P. Ho, EHT Board member and Director of the East Asian Observatory. "This makes us confident about the interpretation of our observations, including our estimation of the black hole's mass."

La création de l'EHT était un défi formidable qui a nécessité la mise à niveau et la connexion d'un réseau mondial de huit télescopes préexistants déployés sur une variété de sites difficiles à haute altitude. Ces emplacements comprenaient des volcans à Hawaï et au Mexique, des montagnes en Arizona et dans la Sierra Nevada espagnole, le désert chilien d'Atacama et l'Antarctique.

The EHT observations use a technique called very-long-baseline interferometry (VLBI). which synchronizes telescope facilities around the world and exploits the rotation of our planet to form one huge, Earth-size telescope observing at a wavelength of 1.3mm. VLBI allows the EHT to achieve an angular resolution of 20 micro-arcseconds -- enough to read a newspaper in New York from a sidewalk café in Paris.

The telescopes contributing to this result were ALMA, APEX, the IRAM 30-meter telescope, the James Clerk Maxwell Telescope, the Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano, the Submillimeter Array, the Submillimeter Telescope, and the South Pole Telescope. Petabytes of raw data from the telescopes were combined by highly specialized supercomputers hosted by the Max Planck Institute for Radio Astronomy and MIT Haystack Observatory.

La construction de l'EHT et les observations annoncées aujourd'hui représentent l'aboutissement de décennies de travaux observationnels, techniques et théoriques. Cet exemple de travail d'équipe mondial a nécessité une étroite collaboration de chercheurs du monde entier. Treize institutions partenaires ont travaillé ensemble pour créer l'EHT, en utilisant à la fois une infrastructure préexistante et le soutien d'une variété d'agences. Key funding was provided by the US National Science Foundation, the EU's European Research Council (ERC), and funding agencies in East Asia.

"We have achieved something presumed to be impossible just a generation ago," concluded Doeleman. "Breakthroughs in technology, connections between the world's best radio observatories, and innovative algorithms all came together to open an entirely new window on black holes and the event horizon."


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If you could fly next to the supermassive black hole M87*, this is what you would see.
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ANIMATION - forming an Earth-size telescope - 10 second version
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BRIEF, SELF-CONTAINED, NARRATED OVERVIEW of Event Horizon Telescope project and the first black hole
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If you could fly next to the supermassive black hole M87*, this is what you would see.
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Top-down view of accretion disk around black hole at center of M87.
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The paths of photons are bent by the gravity of the black hole at the center of M87
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    Dimitrios Psaltis, University of Arizona in Tucson, EHT project scientist
    "The size and shape of the shadow matches the precise predictions of Einstein&rsquos general theory of relativity, increasing our confidence in this century-old theory. Imaging a black hole is just the beginning of our effort to develop new tools that will enable us to interpret the massively complex data that nature gives us."

Media Contacts
NSF Public Affairs, NSF, 703-292-8070, email: [email protected]

The U.S. National Science Foundation propels the nation forward by advancing fundamental research in all fields of science and engineering. NSF supports research and people by providing facilities, instruments and funding to support their ingenuity and sustain the U.S. as a global leader in research and innovation. With a fiscal year 2021 budget of $8.5 billion, NSF funds reach all 50 states through grants to nearly 2,000 colleges, universities and institutions. Each year, NSF receives more than 40,000 competitive proposals and makes about 11,000 new awards. Those awards include support for cooperative research with industry, Arctic and Antarctic research and operations, and U.S. participation in international scientific efforts.

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