Astronomie

Si un trou noir n'émet pas de lumière, comment peut-on prendre une photo du trou noir lui-même ?

Si un trou noir n'émet pas de lumière, comment peut-on prendre une photo du trou noir lui-même ?

Il y a une discussion que l'image composée par le télescope Event Horizons est vraiment juste un disque d'accrétion. Pour "prendre une image" de quelque chose, vous avez besoin de la lumière réfléchie par la surface de l'objet dans le cadre. La "lumière" dans l'image n'est en réalité que des gaz de couleur mappée dans le disque d'accrétion. Puisque les trous noirs ne permettent pas à la lumière de s'échapper, s'agit-il en réalité d'une image d'un trou noir ?

L'analogie que j'ai entendue est que ce serait comme prendre une photo d'un objet dans une pièce complètement sombre, montrer à quelqu'un la photo prise, et dire : « Hé, regarde cette photo que j'ai prise de cet objet. L'autre personne pourrait demander : « Où est l'objet sur cette photo entièrement noire ? » à laquelle l'autre personne pourrait répondre, "C'est quelque part dans l'image."

Une photo de l'objet a-t-elle vraiment été prise si vous ne pouvez même pas le voir ? Si vous photographiez le ciel, avez-vous « capturé une image de molécules d'air ?


L'image est de la région centrale de M87, prise à une longueur d'onde où le gaz est "optiquement mince".

L'anneau de lumière brillante est à peu près exactement là où on s'attend à ce que le rayonnement synchrotron émis par le gaz chaud ait été lentille gravitationnellement par un trou noir avec la même masse que celle déduite précédemment du mouvement des étoiles près du centre de M87.

Il est une "image d'un trou noir", bien que tout ce que vous voyez soit la façon dont il déforme la lumière autour de lui.

Vos analogies sont médiocres. Ce n'est pas comme prendre une photo de quelqu'un dans une pièce sombre. La pièce ici est illuminée et les effets du trou noir sur cette lumière ont apparemment été vus assez clairement. C'est d'ailleurs la seule méthode par laquelle vous pouvez voir quelqu'un dans une pièce éclairée, à moins que vous n'ayez des yeux qui détectent la lumière infrarouge moyenne qu'ils émettent. Bien sûr, cette option n'est pas disponible pour un trou noir, car ils n'émettent aucune lumière.

Votre autre analogie est également curieuse. Un coup d'œil rapide au ciel révèle qu'il est plein de molécules d'air. C'est pourquoi il est bleu. Votre vue n'a cependant pas la résolution angulaire pour voir les molécules d'air individuelles, vous ne seriez donc pas en mesure de les voir.

Ici, la résolution du "télescope" est juste assez bonne pour révéler la structure et la taille essentielles de l'anneau de photons.

Enfin, pourquoi n'est-ce pas une image d'un disque d'accrétion ? Comme je l'ai dit, on s'attend à ce que le disque soit optiquement mince et en réalité beaucoup plus grand que la zone imagée. L'émission du disque ne devrait pas montrer autre chose qu'une brume avec une vague concentration centrale. Compte tenu de la résolution spatiale de l'image, ce qui a été réellement vu est un anneau net et lumineux.

Le disque d'accrétion autour d'un trou noir doit se terminer au niveau ou légèrement au-delà de l'orbite circulaire stable la plus interne. C'est à 3 fois le rayon de Schwarzschild, mais la lentille gravitationnelle le rendrait apparaître avoir un rayon intérieur de 3,7 fois le rayon de Schwarzschild. L'anneau brillant a un rayon de 2,6 rayons de Schwarzschild ; correct pour une explication de sphère photonique à lentille, incorrect pour la paroi interne du disque d'accrétion (à moins que le trou noir ne représente 70 % de la masse précédemment déterminée à partir des mouvements stellaires).

L'orientation peut être à peu près correcte pour une explication du disque d'accrétion. Si l'axe de rotation est aligné avec le jet de M87, le disque doit être à environ 17 degrés de face. Cependant, pour voir les parties internes avoir une telle forme circulaire et une structure bien définie, il faudrait un disque géométriquement mince et optiquement épais, l'inverse de ce qui est déduit des conditions physiques dans le plasma.

Pour voir plus de contexte, voici une vue plus large de M87 prise par Chandra, et du billet de blog de l'équipe Chandra :

Chandra a été utilisé pour observer M87 et d'autres cibles pendant la campagne EHT. Bien que Chandra ne puisse pas voir l'ombre elle-même, son champ de vision est beaucoup plus large que celui de l'EHT. Chandra peut donc voir toute la longueur du jet de particules de haute énergie lancé par les champs gravitationnels et magnétiques intenses autour du trou noir. Ce jet s'étend à plus de 1 000 années-lumière du centre de la galaxie.


Considérez une lentille extrêmement transparente. Si vous photographiez l'objectif, ce que l'appareil photo capte vraiment là où l'objectif couvre, c'est l'image déformée de ce qui se trouve derrière l'objectif. Diriez-vous qu'il s'agit toujours d'une photographie de l'objectif ? Je dirais oui.

Si vous prenez une photo d'un objet recouvert de Vantablack, la quantité de lumière entrant dans l'appareil photo à partir de cet objet est négligeable. Avec l'arrondi, tous les pixels recouvrant l'objet peuvent en fait être nuls. Est-ce encore une photo de cet objet ? Je dirais oui.

Si je comprends bien, ce point noir au milieu est plus grand que l'horizon des événements, mais cela ne veut pas dire que ce n'est pas à quoi ressemble le trou noir. Voir quelque chose, c'est vraiment voir comment cette chose a influencé la lumière qui vous vient de sa direction. La plupart des choses reflètent la lumière, mais la réflexion diffuse est très différente de la réflexion miroir. Certaines choses laissent passer la lumière mais la réfractent d'une manière que vous pouvez dire. Certaines choses l'absorbent pour que vous ne voyiez aucune lumière de cette direction. Tant qu'il peut créer un contraste avec la lumière qui l'entoure, nous disons que nous voyons cette chose.


Si la lumière n'a pas de masse, pourquoi est-elle affectée par les trous noirs ?

Pour ceux d'entre nous qui ont fait un peu de travail sur l'espace et qui ont une compréhension de base des propriétés de la lumière et de la gravité, nous pouvons avoir l'impression d'avoir beaucoup de réponses. Ces deux choses ont un impact énorme sur l'univers connu, ainsi que notre conception de celui-ci.

Cependant, l'interaction de ces deux aspects fondamentaux de l'espace devient un peu confuse.

Nous avons entendu des adages selon lesquels rien ne peut échapper à l'attraction gravitationnelle d'un trou noir, et nous pensons souvent que les trous noirs sont des aspirateurs cosmiques qui peuvent aspirer des galaxies entières et tout ce qui a une masse. Nous pensons également à la lumière comme étant composée de photons sans masse et comme la chose la plus rapide de l'univers et se déplaçant à environ 300 000 km/seconde.

Donc, si la lumière n'a pas de masse, alors quel effet les trous noirs ont-ils sur elle ?


Des chercheurs observent le rayonnement stationnaire de Hawking dans un trou noir analogique

Crédit : CC0 Domaine public

Les trous noirs sont des régions de l'espace où la gravité est très forte, si forte que rien de ce qui y pénètre ne peut s'échapper, y compris la lumière. Les prédictions théoriques suggèrent qu'il existe un rayon entourant les trous noirs connu sous le nom d'horizon des événements. Une fois que quelque chose passe l'horizon des événements, il ne peut plus échapper à un trou noir, car la gravité devient plus forte à mesure qu'il s'approche de son centre.

Le physicien théoricien Stephen Hawking a prédit que bien que rien ne puisse s'échapper de l'intérieur d'eux, les trous noirs émettent spontanément une quantité limitée de lumière, connue sous le nom de rayonnement de Hawking. Selon ses prédictions, ce rayonnement est spontané (c'est-à-dire qu'il provient de rien) et stationnaire (c'est-à-dire que son intensité ne change pas beaucoup avec le temps).

Des chercheurs du Technion-Israel Institute of Technology ont récemment mené une étude visant à tester les prédictions théoriques de Hawking. Plus précisément, ils ont examiné si l'équivalent du rayonnement de Hawking dans un "trou noir artificiel" créé en laboratoire était stationnaire.

"Si vous entrez dans l'horizon des événements, il n'y a aucun moyen de sortir, même pour la lumière", a déclaré à Phys.org Jeff Steinhauer, l'un des chercheurs qui a mené l'étude. "Le rayonnement Hawking commence juste à l'extérieur de l'horizon des événements, où la lumière peut à peine s'échapper. C'est vraiment étrange parce qu'il n'y a rien là-bas, c'est de l'espace vide. Pourtant, ce rayonnement part de rien, sort et se dirige vers la Terre."

Le trou noir artificiel créé par Steinhauer et ses collègues mesurait environ 0,1 millimètre de long et était constitué d'un gaz composé de 8 000 atomes de rubidium, ce qui est un nombre relativement faible d'atomes. Chaque fois que les chercheurs en prenaient une photo, le trou noir était détruit. Pour observer son évolution dans le temps, ils ont donc dû produire le trou noir, le prendre en photo puis en créer un autre. Ce processus a été répété plusieurs fois, pendant des mois.

Le trou noir analogique créé par les chercheurs. Crédit : Kolobov et al.

Le rayonnement de Hawking émis par ce trou noir analogique est constitué d'ondes sonores plutôt que d'ondes lumineuses. Les atomes de rubidium circulent plus vite que la vitesse du son, de sorte que les ondes sonores ne peuvent pas atteindre l'horizon des événements et s'échapper du trou noir. En dehors de l'horizon des événements, cependant, le gaz s'écoule lentement, de sorte que les ondes sonores peuvent se déplacer librement.

"Le rubidium coule plus vite, plus vite que la vitesse du son, et cela signifie que le son ne peut pas aller à contre-courant", a expliqué Steinhauer. « Disons que vous essayez de nager à contre-courant. Si ce courant va plus vite que vous ne pouvez nager, alors vous ne pouvez pas avancer, vous êtes repoussé parce que le courant va trop vite et dans la direction opposée, alors vous C'est ce que serait d'être coincé dans un trou noir et d'essayer d'atteindre l'horizon des événements de l'intérieur. "

Selon les prédictions de Hawking, le rayonnement émis par les trous noirs est spontané. Dans l'une de leurs études précédentes, Steinhauer et ses collègues ont pu confirmer cette prédiction dans leur trou noir artificiel. Dans leur nouvelle étude, ils ont cherché à déterminer si le rayonnement émis par leur trou noir est également stationnaire (c'est-à-dire s'il reste constant dans le temps).

"Un trou noir est censé rayonner comme un corps noir, qui est essentiellement un objet chaud qui émet un rayonnement infrarouge constant (c'est-à-dire un rayonnement du corps noir)", a déclaré Steinhauer. "Hawking a suggéré que les trous noirs sont comme des étoiles ordinaires, qui émettent un certain type de rayonnement tout le temps, en permanence. C'est ce que nous voulions confirmer dans notre étude, et nous l'avons fait."

Le rayonnement de Hawking est composé de paires de photons (c'est-à-dire de particules lumineuses) : l'un émergeant d'un trou noir et l'autre y retombant. En essayant d'identifier le rayonnement de Hawking émis par le trou noir analogique qu'ils ont créé, Steinhauer et ses collègues ont donc recherché des paires d'ondes sonores similaires, l'une sortant du trou noir et l'autre s'y déplaçant. Une fois qu'ils ont identifié ces paires d'ondes sonores, les chercheurs ont tenté de déterminer s'il y avait des soi-disant corrélations entre elles.

"Nous avons dû collecter beaucoup de données pour voir ces corrélations", a déclaré Steinhauer. "Nous avons ainsi pris 97 000 répétitions de l'expérience soit un total de 124 jours de mesure continue."

Dans l'ensemble, les résultats semblent confirmer que le rayonnement émis par les trous noirs est stationnaire, comme l'avait prédit Hawking. Bien que ces résultats s'appliquent principalement au trou noir analogique qu'ils ont créé, des études théoriques pourraient aider à confirmer s'ils peuvent également être appliqués à de vrais trous noirs.

"Notre étude soulève également des questions importantes, car nous avons observé toute la durée de vie du trou noir analogique, ce qui signifie que nous avons également vu comment le rayonnement de Hawking a commencé", a déclaré Steinhauer. « Dans les études futures, on pourrait essayer de comparer nos résultats avec les prédictions de ce qui se passerait dans un vrai trou noir, pour voir si le « vrai » rayonnement de Hawking part de rien puis s'accumule, comme nous l'avons observé. »

À un moment donné au cours des expériences des chercheurs, le rayonnement entourant leur trou noir analogique est devenu très fort, car le trou noir a formé ce qu'on appelle un "horizon intérieur". d'un horizon intérieur, un rayon à l'intérieur des trous noirs qui délimite une autre région plus proche de son centre.

Dans la région à l'intérieur de l'horizon intérieur, l'attraction gravitationnelle est beaucoup plus faible, ainsi les objets peuvent se déplacer librement et ne sont plus attirés vers le centre du trou noir. Pourtant, ils sont toujours incapables de quitter le trou noir, car ils ne peuvent pas traverser l'horizon intérieur dans la direction opposée (c'est-à-dire se diriger vers l'horizon des événements).

"Essentiellement, l'horizon des événements est la sphère extérieure d'un trou noir, et à l'intérieur, il y a une petite sphère appelée l'horizon intérieur", a déclaré Steinhauer. "Si vous tombez à travers l'horizon intérieur, alors vous êtes toujours coincé dans le trou noir, mais au moins vous ne ressentez pas la physique étrange d'être dans un trou noir. Vous seriez dans un environnement plus " normal ", car l'attraction de la gravité serait plus faible, de sorte que vous ne la sentiriez plus."

Certains physiciens ont prédit que lorsqu'un trou noir analogique forme un horizon intérieur, le rayonnement qu'il émet devient plus fort. Fait intéressant, c'est exactement ce qui s'est passé dans le trou noir analogique créé par les chercheurs du Technion. Cette étude pourrait ainsi inspirer d'autres physiciens à étudier l'effet de la formation d'un horizon interne sur l'intensité du rayonnement de Hawking d'un trou noir.


Regardez: la Terre obtient son premier aperçu d'un trou noir

Une réalisation assez impressionnante, mais aussi peu aigre-douce que Stephen Hawking ait vécu assez longtemps pour voir la première image de l'horizon des événements.

Je ne savais pas à quoi m'attendre lorsque des annonces ont été faites qu'une véritable image de trou noir allait arriver. pas déçu.

Modifié par Jim7728, 10 avril 2019 - 09:55.

#2 Astroman007

Semble être une image réelle.

Certainement une belle réussite !

#3 OldManSky

5 pétaoctets de données pour produire l'image.

Rend mes 20 Go de données pour un DSO si minuscules !

#4 David Wasch

Bien qu'il soit fascinant d'être parmi les premiers humains à voir un trou noir, je suis très impressionné par la résolution obtenue. Il s'agit d'un objet de 10^11 km à 5,2^20 km. C'est une taille angulaire d'environ 0,074 seconde d'arc (je pense - veuillez confirmer le calcul), et l'image est plusieurs centaines de fois plus nette que cela. La résolution théorique du Hubble est de 0,05 seconde d'arc, nous pouvons donc maintenant avoir un moyen de résoudre des objets qui ne seraient qu'un seul pixel du Hubble en images riches !

Édité par DavidWasch, 10 avril 2019 - 10:06.

#5 Contrepoids

#6 llanité

Sans oublier qu'il s'agit d'une image radio, pas optique. Sinon, il aurait été assez difficile de filtrer toutes les étoiles intervenantes !

Peut-être une fois que nous aurons cet interféromètre optique de la taille de la Terre en orbite solaire.

#7 figure

Je viens de voir cela il y a quelques minutes, pas tout à fait l'échelle gargantuesque que vous imaginez, mais dans l'ensemble une taille respectable pour l'interférométrie optique :

#8 Contrepoids

Je ne peux pas m'empêcher de penser à un autre cas pour l'observatoire radio du côté obscur lunaire. Leur ouverture synthétique serait augmentée par la distance Terre - Lune, je ne sais pas combien de résolution cela ajouterait, mais cela ne ferait pas de mal.

#9 DaveC2042

Apparemment, l'image du Sagittaire A (c'est-à-dire celle au centre de notre galaxie) arrive bientôt. Beaucoup plus près, et donc peut-être une image plus claire.

#10 Guerres des étoiles

Les Terriens ont un premier aperçu d'un trou noir.

Le trou noir, qui, selon les scientifiques, est 6,5 milliards de fois plus massif que le soleil et tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, a été découvert à plus de 50 millions d'années-lumière de la Terre au centre d'une galaxie appelée Messier 87 (M87).

Ce que nous voyons est plus grand que la taille de tout notre système solaire.

Édité par StarWars, le 10 avril 2019 - 16:35.

#11 KiwiObservateur

C'est une taille angulaire d'environ 0,074 seconde d'arc

La barre d'échelle sur l'image dans le papier, qui couvre approximativement le diamètre de l'anneau que nous pouvons voir sur l'image, n'est que de 0,00005 secondes d'arc !

Édité par KiwiObserver, le 10 avril 2019 - 17:24.

#12 Keith Rivich

Je me demande s'ils ont une résolution suffisante pour réellement voir les effets de la dilatation du temps en comparant la partie interne du "tore" à la partie externe.

#13 DaveC2042

Les Terriens ont un premier aperçu d'un trou noir.

https://www.yahoo.co. -151826129.html

Le trou noir, qui, selon les scientifiques, est 6,5 milliards de fois plus massif que le soleil et tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, a été découvert à plus de 50 millions d'années-lumière de la Terre au centre d'une galaxie appelée Messier 87 (M87).

Ce que nous voyons est plus grand que la taille de tout notre système solaire.

#14 Cygnus

Corrige moi si je me trompe. (je me trompe beaucoup). Ce n'est pas vraiment une photo d'un trou noir parce que nous ne pouvons pas prendre une photo de quelque chose qui n'émet pas de lumière. pas seulement la lumière visible, mais la lumière de n'importe quelle longueur d'onde. Non seulement nous ne le prenons pas en photo, mais nous ne le « voyons » toujours pas parce que nous ne pouvons pas voir quelque chose qui n'émet pas de photons. Ne voyons-nous toujours que l'effet d'un trou noir et non un trou noir ?

#15 KiwiObservateur

Oui, d'après ce que je comprends, ce que vous pouvez voir, c'est l'effet que le trou noir a sur la lumière environnante émise par le disque d'accrétion. La région sombre au milieu est l'endroit où tous les photons se trouvent sur des trajectoires qui traversent l'horizon des événements.

une bonne explication de ce que nous examinons réellement est donnée ici : https://www.youtube. h?v=zUyH3XhpLTo (publié avant la publication de l'image. il a supposé que nous regardions SgrA* mais cela ne change rien)

Édité par KiwiObserver, le 10 avril 2019 - 18:56.

#16 Procyon

Sur cette superbe photo ici https://www.nasa.gov. xray_layout.jpg on dirait un oisillon qui attend d'être nourri. Ou une sorte de Phoenix https://cultivation-. s_Phoenix_Sabre .

Cette ligne droite est-elle une poussée de plasma après avoir mangé quelques étoiles en même temps ?

Je me souviens qu'il y a quelques années, il y aurait eu un moment où de nombreuses étoiles se retiraient en même temps.
Curieux de voir comment toutes ces formations massives vont tourner et se former dans les années ou décennies à venir.

Édité par Procyon, le 10 avril 2019 - 20:13.

#17 mich_al

Ou dans la notation 'science channel' : 5200 millions de millions de millions de km. Me rend fou!

Modifié par mich_al, le 10 avril 2019 - 21:27.

#18 David Wasch

Corrige moi si je me trompe. (je me trompe beaucoup). Ce n'est pas vraiment une photo d'un trou noir parce que nous ne pouvons pas prendre une photo de quelque chose qui n'émet pas de lumière. pas seulement la lumière visible, mais la lumière de n'importe quelle longueur d'onde. Non seulement nous ne le prenons pas en photo, mais nous ne le « voyons » toujours pas parce que nous ne pouvons pas voir quelque chose qui n'émet pas de photons. Ne voyons-nous toujours que l'effet d'un trou noir et non un trou noir ?

Eh bien, nous ne « voyons » vraiment que l'effet des choses. Même lorsque je vois ma femme, je vois l'effet des photons réfléchis sur sa surface par une autre source lumineuse. Elle n'émet rien non plus. Avec la photo du trou noir, les photons émis sont directement causés par la présence du trou noir — cela équivaut à voir la chose elle-même dans mon livre.

#19 Cygnus

Eh bien, nous ne « voyons » vraiment que l'effet des choses. Même lorsque je vois ma femme, je vois l'effet des photons réfléchis sur sa surface par une autre source lumineuse. Elle n'émet rien non plus. Avec la photo du trou noir, les photons émis sont directement causés par la présence du trou noir — cela équivaut à voir la chose elle-même dans mon livre.

Grand point. Merci de l'avoir partagé. Votre femme émet cependant plus que de la lumière réfléchie. Comme elle est au-dessus du zéro absolu, elle émet d'autres types de rayonnement électromagnétique alors que le trou noir n'en émet aucun. Ma femme est également au-dessus du zéro absolu, c'est pourquoi je l'appelle une bombasse. Je pense toujours que les trous noirs sont comme le vent. Nous ne pouvons prendre des photos que des effets et non du vent lui-même. Ce qui voudrait dire que nous ne « voyons » pas une « image » d'un trou noir parce que ce serait impossible.

Édité par CygnuS, le 10 avril 2019 - 19:43.

#20 dan777

Katie Bouman, étudiante diplômée du MIT en génie électrique et informatique, a dirigé le développement d'un nouvel algorithme pour aider les astronomes à produire la première image d'un trou noir.

#21 nom dyslexique

Grand point. Merci de l'avoir partagé. Votre femme émet cependant plus que de la lumière réfléchie. Comme elle est au-dessus du zéro absolu, elle émet d'autres types de rayonnement électromagnétique alors que le trou noir n'en émet aucun. Ma femme est également au-dessus du zéro absolu, c'est pourquoi je l'appelle une bombasse. Je pense toujours que les trous noirs sont comme le vent. Nous ne pouvons prendre des photos que des effets et non du vent lui-même. Ce qui voudrait dire que nous ne « voyons » pas une « image » d'un trou noir parce que ce serait impossible.

Mais assimilez-vous un trou noir à la singularité qui l'anime ?

J'en viens à cela du point de vue d'un profane, mais pour moi, un "trou noir" est vraiment la chose qui a été imagée - c'est l'horizon des événements au-delà duquel aucune lumière ne s'échappe, et est distinct de la singularité à l'intérieur. Il est vrai que l'on ne peut, à peu près par définition, jamais imaginer la singularité à l'intérieur de l'horizon des événements. Mais à ce que je comprends, on peut très bien imaginer un trou noir, qui décrit simplement la chose résultant de l'effet de la singularité.


Heino Falcke, professeur de radioastronomie et de physique des astroparticules à l'Université Radboud de Nimègue et président du conseil scientifique de l'EHT, explique que l'image montre une silhouette du trou contre la lueur environnante de l'horizon des événements, toute la matière étant attirée dans le trou. Au centre du trou noir se trouve une singularité gravitationnelle, où toute la matière est écrasée dans un espace infiniment petit.

Le trou noir se trouve à 55 mètres d'années-lumière de nous. Il mesure environ 100 milliards de km de large, soit plus que l'ensemble du système solaire et 6,5 milliards de fois la masse de notre soleil.


Pourquoi l'image du trou noir ne ressemble-t-elle pas à celle de Interstellaire?

Mais aujourd'hui, les scientifiques derrière le télescope Event Horizon ont dévoilé une image du trou noir de 6,5 milliards de masse solaire au centre de la galaxie (relativement) proche M87. Et un rapide coup d'œil vous montrera qu'il ne ressemble en rien à Gargantua, le trou noir du film Interstellaire. Nous avons donc demandé aux physiciens derrière les deux images de nous aider à expliquer les différences.

Tout d'abord, si vous êtes complètement perdu, les trous noirs sont des objets prédits par la théorie de la relativité générale pour avoir un champ gravitationnel si incroyable que la lumière ne peut pas s'échapper une fois qu'elle pénètre dans une région appelée l'horizon des événements. Aujourd'hui, les scientifiques derrière le télescope Event Horizon ont dévoilé une image de ce phénomène - pas une photographie, mais une image reconstruite de l'ombre que le trou noir projette sur la lumière derrière lui, créée à partir de données prises par huit télescopes dans le monde.

Le trou noir dévoilé aujourd'hui ressemblait plus ou moins exactement à ce à quoi les scientifiques du télescope Event Horizon, guidés par la théorie de la relativité d'Einstein, s'attendaient à ce qu'il ressemble. Comme, à un degré impressionnant. Voir:

Mais nous, le public amateur de culture pop, aurions pu nous attendre à quelque chose qui ressemblait un peu plus à ceci :

Ils ne sont pas aussi différents qu'on pourrait s'y attendre. « L'image dans Interstellaire est presque correct », a expliqué à Gizmodo Kazunori Akiyama, chercheur postdoctoral à l'observatoire MIT Haystack qui a dirigé l'équipe qui a créé l'image de l'EHT.

Peut-être plus particulièrement, le Interstellaire Le trou noir a une mince traînée de matière autour de son centre, ce qui semble manquer au trou noir de M87. C'est une différence simple à expliquer - les premières preuves montrent que nous voyons le trou noir de M87 de plus près de l'un des pôles, plutôt que de front. Le disque de matière autour de M87 serait obscurci par l'angle d'observation, a expliqué Akiyama. Prenez les anneaux de Saturne, ils ne traversent pas la planète lorsque vous la regardez du haut ou du bas.

Mais nous ne regardons pas le trou noir complètement de front, et c'est l'origine de l'autre différence principale. Le trou noir de M87 semble avoir une forme de croissant beaucoup plus brillante en bas à gauche. Ce que vous regardez en fait, c'est le fait que le trou noir de M87 est probablement en train de tourner. Le matériau en orbite autour du trou noir tournerait également et l'espace-temps lui-même se déformerait autour du trou noir. Cela signifie que le matériau se déplaçant vers nous semblerait plus lumineux, tandis que le matériau s'éloignant de nous semblerait plus sombre, ce que vous pouvez voir sur l'image M87.

"Christopher Nolan a omis cet éclaircissement parce que l'œil humain ne serait probablement pas en mesure de discerner les différences de luminosité des deux côtés du trou lorsque la luminosité globale est si extrême", Kip Thorne, physicien de Cal Tech et conseiller sur le film Interstellaire, a dit Gizmodo. Nolan a pris une certaine licence artistique avec l'apparition du trou noir du film, comme nous l'avons expliqué précédemment, y compris des choses comme la lumière parasite.

Mais il y a aussi d'autres différences, a expliqué Thorne. Le trou noir imaginé par Thorne avait un disque de matière beaucoup plus mince et opaque. Le trou noir observé par l'équipe du télescope Event Horizon semble avoir un disque beaucoup plus épais, mais un peu plus transparent à la lumière. Ce sont des points relativement mineurs.

Le télescope Event Horizon continuera à prendre des images, à la fois du trou noir de M87 et du trou noir au centre de notre propre galaxie, la Voie lactée. Ces images créeront des images encore plus claires et aideront sûrement la science-fiction à produire des visions plus précises des trous noirs que jamais.


Revisiter les données

Sur la base de ces résultats, Wielgus a voulu revenir en arrière et examiner les données plus anciennes des télescopes EHT pour voir s'il pouvait les réinterpréter, en utilisant l'image de 2017 comme guide. L'EHT observait M87* depuis 2009, en utilisant initialement des télescopes à seulement trois endroits. Au fur et à mesure que l'équipe a ajouté d'autres observatoires au réseau EHT, la qualité des observations s'est améliorée. En 2017, la collaboration impliquait huit observatoires qui s'étendaient sur le globe, d'Hawaï et du Chili à l'Europe, atteignant pour la première fois le niveau auquel l'EHT pouvait produire une image réelle.

Les données plus anciennes étaient constituées de quatre lots, collectés en 2009, 2011, 2012 et 2013, dont deux étaient restés inédits. « Dans une certaine mesure, ils ont été oubliés, car tout le monde était très enthousiasmé par les données de 2017 », explique Wielgus. Avec un groupe d'autres chercheurs de l'EHT, il a réanalysé les données et les a trouvées cohérentes avec les résultats de la campagne 2017, notamment la présence d'un disque sombre et d'un anneau lumineux. Et bien que, par eux-mêmes, les lots de données 2009-13 n'aient pas une résolution suffisante pour produire des images, l'équipe a pu générer des images synthétiques pour chacune des années en combinant les données limitées disponibles avec un modèle mathématique du trou noir construit à partir de les données 2017.

Et les résultats se sont avérés contenir plus d'informations que Wielgus ne s'y attendait. Comme sur la photo de 2017, ils ont révélé qu'un côté de l'anneau était plus lumineux que l'autre, mais le point lumineux s'est déplacé. Cela pourrait être dû au fait que différentes régions du disque d'accrétion sont devenues plus lumineuses ou plus sombres, ce qui pourrait améliorer ou parfois même annuler l'éclaircissement Doppler.

La première image d'un trou noir : un guide de trois minutes


L'avenir de la photographie en trou noir : quelle est la prochaine étape pour le télescope Event Horizon

Les chercheurs qui ont capturé le premières images d'un trou noir n'ont pas l'intention de se reposer sur leurs lauriers.

Hier (10 avril), le Télescope Horizon événementiel (EHT) a annoncé avoir photographié les contours du trou noir supermassif au cœur de M87, une immense galaxie elliptique située à 55 millions d'années-lumière de la Terre.

Ces contours dessinent l'horizon des événements du trou noir, le fameux point de non-retour au-delà duquel rien, pas même la lumière, ne peut s'échapper.

La réalisation épique plus loin renforce la théorie de la relativité générale d'Einstein, qui décrit la gravité comme une conséquence de la déformation de l'espace-temps. Et les images récemment dévoilées devraient aider les scientifiques à mieux comprendre comment les trous noirs fonctionnent et comment les plus gros, comme le monstre M87, qui abrite la masse de 6,5 milliards de soleils, façonnent l'évolution de leurs galaxies hôtes, ont déclaré les scientifiques.

Mais cela ne signifie pas que le travail du projet est terminé et loin de là. Par exemple, il devrait être possible d'affiner les images existantes à l'aide d'algorithmes, a déclaré hier le directeur de l'EHT, Sheperd Doeleman, de l'Université Harvard et du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, lors d'une conférence de presse.

Et nous pourrions bientôt voir un autre trou noir également.

Le nouveau résultat est venu d'une campagne d'observation d'une semaine menée en avril 2017 et au cours de laquelle les chercheurs ont également étudié le trou noir supermassif au cœur de notre propre galaxie de la Voie lactée. Cet objet, connu sous le nom de Sagittaire A*, abrite 4,3 millions de masses solaires et se trouve à environ 26 000 années-lumière de la Terre.

Le Sagittaire A* est plus variable sur de courtes échelles de temps que le M87 trou noir et est donc plus difficile à imaginer, a déclaré Doeleman. Mais l'équipe est optimiste sur le fait qu'elle sera également en mesure de tirer une image de l'horizon des événements du Sagittaire A * à partir des données.

"Nous ne promettons rien, mais nous espérons l'obtenir très bientôt", a déclaré Doeleman.

Et l'équipe n'a pas que les données de 2017 à parcourir. Le projet EHT a également observé les deux trous noirs supermassifs pendant une semaine l'année dernière, avec une résolution encore plus grande.

L'EHT intègre plusieurs radiotélescopes à travers le monde, formant un instrument virtuel de la taille de la Terre. (Vous devez aller aussi loin pour résoudre les deux trous noirs supermassifs, qui sont incroyablement denses mais assez petits, en termes de volume, à l'échelle cosmique.) Au cours de la course 2017, huit plats dans six lieux différents comprenaient le mégascope EHT. L'équipe a ajouté une antenne parabolique, au Groenland, pour la campagne 2018, "ce qui a considérablement augmenté notre couverture vers le nord sur M87", a déclaré Doeleman.

L'équipe intégrera également bientôt un autre plat au sommet de Kitt Peak, dans le sud de l'Arizona, a-t-il ajouté.

"Ceux-ci augmenteront tous la fidélité de l'imagerie", a déclaré Doeleman. "Ils rempliront ce miroir virtuel que nous essayons de construire."

À ce jour, l'EHT a observé les trous noirs dans une seule fréquence et une lumière mdash avec une longueur d'onde de 1,3 millimètres. Mais le projet prévoit bientôt d'examiner également la fréquence de 0,87 mm, ce qui devrait conduire à des améliorations supplémentaires.

"Cela ressemble à un petit saut, mais cela augmente votre résolution angulaire et le pouvoir de résolution de plus de 30%", a déclaré Doeleman. "Donc, vous finissez par affiner votre image simplement en observant à des fréquences plus élevées."

Et ce n'est que le futur proche. À plus long terme, la collaboration souhaiterait que la portée virtuelle inclue un plat hors planète.

"La domination du monde ne nous suffit pas, nous voulons aussi aller dans l'espace", a déclaré Doeleman. "Si nous pouvions mettre un radiotélescope spatial en orbite autour de la Terre, il balayerait encore plus ce miroir virtuel et le ferait beaucoup plus rapidement."

Aller dans l'espace permettrait à l'EHT de capturer des images encore plus époustouflantes.

"Nous pourrions faire des films au lieu d'images", a déclaré Doeleman dans un Conférence EHT le mois dernier au festival South by Southwest (SXSW) à Austin, Texas. "Nous voulons faire un film en temps réel sur les choses en orbite autour du trou noir. C'est ce que nous voulons faire au cours de la prochaine décennie."

(Il est intéressant de noter que le plus gros obstacle à cette grande expansion est peut-être la transmission de données. Chaque parabole EHT collecte tellement de données pendant les périodes d'observation du projet que les disques durs doivent être physiquement transportés des sites des télescopes aux installations de traitement centrales. Ainsi, on ne sait pas comment l'équipe obtiendrait des données depuis l'espace, a déclaré le scientifique du projet EHT Dimitrios Psaltis, de l'Université de l'Arizona, lors de l'événement SXSW le mois dernier.)

EHT n'est pas le seul projet à éclairer de manière significative les trous noirs. Par exemple, la NASA Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) spacecraft is hunting for, and helping to characterize, supermassive black holes around the universe.

le Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) has detected the space-time ripples generated by mergers involving relatively small black holes &mdash objects harboring just a few dozen times the mass of the sun.

And future projects &mdash such as the European Space Agency's Laser Interferometer Space Antenna mission, which is scheduled to launch in the mid-2030s &mdash will aim to spot gravitational waves generated by mergers of supermassive black holes.

"The subject of black holes is [ready] for prime time," said Avi Loeb, the chair of Harvard's astronomy department and founding director of the university's interdisciplinary Black Hole Initiative.


Wobbling ring

The black-hole image that the EHT collaboration unveiled last year made the front pages of newspapers around the world. It portrayed M87*, the supermassive black hole at the centre of the M87 galaxy, some 17 megaparsecs (55 million light years) away. The researchers constructed the picture by combining radio-frequency signals they had collected from observatories across Earth over two nights in April 2017. Their feat has been compared to resolving the shape of a doughnut on the surface of the Moon from Earth.

A series of images constructed from observational data and mathematical modelling show the evolution of the black hole at the center of the M87 galaxy from 2009 to 2017. Credit: M. Wielgus, D. Pesce & the EHT Collaboration

Although blurry, the image matched the predictions of Albert Einstein&rsquos general theory of relativity for what the immediate neighbourhood of a black hole should look like. In particular, it gave researchers the first direct evidence of the shadow of an event horizon, the surface of &lsquono return&rsquo that separates a black hole from its surroundings. This darker disk was set against a ring of light emitted by superheated matter just outside the event horizon.

Strikingly, one side of the ring appeared brighter. This was expected, owing to a combination of effects in the complex dynamics around a black hole. In particular, matter falling into the void should spiral at a high velocity outside the black hole&rsquos equator, forming what astrophysicists call the accretion disk. The lopsided look is in part to do with the Doppler effect: on the side of the disk that rotates towards the observer, the motion of the matter boosts the radiation, making it look brighter the opposite happens on receding side.


The 'ultimate paradox'

Natarajan is in awe of what this new announcement means.

"When you work in cosmology, there's this ultimate paradox," she says. "We are extremely significant because of all these systems of knowledge that we've created … and yet on the scale of the cosmos, we are really insignificant."

Both scientists are anxious to obtain more knowledge and perhaps eventually unify quantum theory (the study of the very small, i.e., subatomic particles) and Einstein's theory of general relativity (the study of the very big) — something that has eluded astrophysicists for years.

"You don't know what's under the rock until you turn it over," Broderick said. "This is a voyage of exploration."