Astronomie

Le télescope Event Horizon serait-il capable de produire une image supérieure de Bételgeuse ?

Le télescope Event Horizon serait-il capable de produire une image supérieure de Bételgeuse ?

Les images actuelles de Bételgeuse sont déjà étonnantes, mais je me demandais si l'EHT pourrait être capable de faire une image nettement meilleure, étant donné que Bételgeuse est assez grande et assez lumineuse ?


Vraisemblablement, oui, les observations EHT pourraient améliorer les observations radio existantes de Bételgeuse (par exemple, les images ALMA récentes et les images VLA relativement anciennes). Toutes les observations seraient probablement ciblées sur les émissions photosphériques connues en mm ou super-mm de l'étoile, en cartographiant les changements de rayon et de température. Les données ALMA ont montré l'existence d'une tache $sim1000$ K plus chaud que les régions voisines, ce qui nous apprendrait idéalement quelque chose sur la convection à l'intérieur de l'étoile.

Avec une résolution (courante) de quelques dizaines de microsecondes d'arc à $lambdasim1.3$ mm, l'EHT améliorerait en effet les résultats des interféromètres existants par des ordres de grandeur (que j'ai croyez, dans le cas d'ALMA, sont les images de la plus haute résolution de Bételgeuse, point, à n'importe quelle longueur d'onde).


Télescope Horizon événementiel

Le consortium EHT se compose de 14 instituts avec environ 200 participants en Europe, en Asie, en Afrique et en Amérique. Le président du conseil intérimaire de l'EHT est le professeur J. Anton Zensus du Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), le directeur de l'EHT est le Dr Shepherd S. Doeleman (Harvard & MIT, États-Unis).

Le département de recherche du Prof. Michael Kramer au MPIfR participe via le projet « BlackHoleCam » (BHC), fondé par le Conseil européen de la recherche (ERC), en collaboration avec le Prof. Heino Falcke (Radboud University Nijmegen, Pays-Bas) et le Prof. Luciano Rezzolla (Université de Francfort, Allemagne).

La technique appliquée pour les observations EHT est appelée interférométrie à très longue base (VLBI). Le VLBI permet les résolutions les plus élevées en astronomie en couplant un certain nombre de radiotéléscopes répartis dans différents pays de la Terre. Cette méthode est utilisée pour l'étude de l'environnement direct des trous noirs supermassifs dans les noyaux galactiques actifs, en particulier des jets de particules de haute énergie émis par les régions centrales. Dans le cadre du projet EHT, il deviendra possible d'imager directement les trous noirs centraux en plus des jets. Ceci est réalisé par des observations à des ondes radio plus courtes de seulement 1,3 mm de longueur d'onde. La résolution du réseau mondial de radiotélescopes à cette longueur d'onde correspond à un facteur de grossissement de deux millions ou à la taille d'une balle de tennis à la distance de la lune.

Pour minimiser l'impact de l'atmosphère terrestre à cette longueur d'onde, les observations ne sont possibles que sur des sites secs de haute altitude comme le désert d'Atacama au Chili, la Sierra Nevada dans le sud de l'Espagne, les hauts volcans d'Hawaï ou encore le pôle Sud.

L'inclusion de l'Atacama Large Millimeter Arrays (ALMA) avec ses 64 paraboles au total offre une très haute sensibilité. Au total, il synthétise un radiotélescope d'un diamètre équivalent de 84 mètres, supérieur aux radiotélescopes à ondes millimétriques habituels de 15 à 30 mètres de diamètre. Après une phase de préparation de plusieurs années, les observations au sein du projet EHT auront désormais lieu entre le 04 avril et le 14 avril de cette année (voir ci-dessous).

Les ensembles de données VLBI sont analysés dans des superordinateurs dédiés, les soi-disant corrélateurs. Pour l'analyse des observations EHT, deux corrélateurs seront utilisés, à l'Institut Max Planck de Radio Astronomie à Bonn (Chef du groupe Corrélateur : Walter Alef) et à l'Observatoire Haystack à Haystack, Massachusetts, USA.

Pour une vue d'ensemble de la physique des trous noirs, les observations sont complétées par des simulations numériques et des tests avec des données synthétiques.

Les observations sont cofinancées par le projet européen ERC BlackHoleCam (BHC) et soutenues entre autres par la Max Planck Society.

Dans le cadre du projet BHC, les scientifiques du MPIfR recherchent des pulsars dans le voisinage direct du trou noir au centre de la Voie lactée afin d'établir des mesures indépendantes de ses propriétés.

Avant le début des observations EHT, le réseau Global Millimetre-VLBI Array (GMVA) effectuera des observations à 3 mm de longueur d'onde avec 14 antennes du 31 mars au 04 avril, en se concentrant sur plusieurs galaxies actives. Trois de ces cibles seront observées conjointement avec le télescope ALMA au Chili. Le radiotélescope de 100 m à Effelsberg participera aux observations du GMVA. L'analyse des observations GMVA, y compris ALMA phasé, sera entièrement post-traitée au corrélateur MPIfR à Bonn.


Comment l'image a-t-elle été prise ?

Émission de rayons X mesurée avec CHANDRA, par rapport à l'image EHT’s. Crédit : Rayons X : NASA/CXC/Villanova University/J. Neilsen Radio : Collaboration avec le télescope Event Horizon

8 télescopes qui composent le télescope Event Horizon (EHT) ont été utilisés pour prendre cette image, en utilisant l'interférométrie à très longue base (VLBI) pour créer un télescope de la taille de la Terre avec une résolution incroyablement élevée. La personnalisation et la connexion des télescopes pour VLBI prennent des années à être exécutées, mais EHT et CHANDRA ont réussi ! L'image a été prise en 2017, mais a été publiée le 10 avril 2019.

L'image n'a pas pu être prise comme une photo normale. Les télescopes utilisés étaient des radiotélescopes et produisaient des données brutes qui devaient être analysées à l'aide de plusieurs algorithmes.

Katie Bouman, docteur en génie électrique et informatique, a commencé à écrire les algorithmes en tant que diplômée. Finalement, elle a dirigé une équipe pour terminer l'algorithme, ce qui a pris plus de trois ans.

Dr Bouman et l'énorme quantité de disques durs provenant des 8 télescopes ! Incroyable travail!

Une réalisation incroyable et un énorme bond en avant dans la science !


La première image des champs magnétiques d'un trou noir


Une vue du trou noir supermassif de M87 en lumière polarisée. Les lignes marquent l'orientation de la polarisation, qui est liée au champ magnétique autour de l'ombre du trou noir. CRÉDIT EHT Collaboration

Les astronomes ont maintenant obtenu une nouvelle vue du trou noir supermassif au centre de la galaxie M87. Les images publiées aujourd'hui par la collaboration Event Horizon Telescope (EHT) révèlent comment le trou noir, à quelque 55 millions d'années-lumière, apparaît en lumière polarisée.

L'image marque la première fois que les astronomes ont capturé et cartographié la polarisation, signe de champs magnétiques, si près du bord d'un trou noir.

Les scientifiques ne comprennent toujours pas comment les champs magnétiques - des zones où le magnétisme affecte le mouvement de la matière - influencent l'activité des trous noirs. Aident-ils à diriger la matière dans les bouches affamées des trous noirs ? Peuvent-ils expliquer les mystérieux jets d'énergie qui s'étendent hors du noyau de la galaxie ?

Dans deux études publiées aujourd'hui dans l'Astrophysical Journal Letters, les astronomes de l'EHT révèlent leurs dernières découvertes et comment les champs magnétiques peuvent influencer le trou noir au centre de M87.

"L'un des principaux moteurs scientifiques de l'EHT est de distinguer différentes configurations de champ magnétique autour du trou noir", explique Angelo Ricarte, co-auteur et chercheur au Center for Astrophysics | Harvard et Smithsonian. "La polarisation est l'une des sondes les plus directes du champ magnétique fourni par la nature."

La collaboration EHT étudie l'objet supermassif au cœur de M87 depuis plus d'une décennie. En avril 2019, le travail acharné de l'équipe a porté ses fruits lorsqu'elle a révélé la toute première image d'un trou noir. Depuis lors, les scientifiques ont approfondi les données, découvrant qu'une fraction importante de la lumière autour du trou noir M87 est polarisée.

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 qui sont magnétisées. 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 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 autour du bord intérieur du trou noir.

"Afin de gagner en confiance dans notre analyse, nous avons utilisé jusqu'à cinq méthodes distinctes pour calibrer les données et reconstruire des images polarimétriques", explique Maciek Wielgus, chercheur à la Black Hole Initiative de Harvard et au Center for Astrophysics (CfA) qui a participé à l'étude. "Cet énorme effort d'équipe a payé car nous avons trouvé une très bonne cohérence entre les résultats obtenus avec toutes les différentes techniques."

Ces nouvelles observations polarisées du trou noir M87 sont essentielles pour expliquer comment la galaxie est capable de lancer des jets énergétiques à partir de son noyau, selon l'équipe EHT.

L'une des caractéristiques les plus mystérieuses de M87 est le jet lumineux de matière et d'énergie qui émerge de son noyau et s'étend à au moins 100 000 années-lumière. 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 la capture et sont projetées loin dans l'espace sous la forme de ces jets.

Les astronomes ne savent pas comment des jets plus gros que la galaxie elle-même sont lancés depuis son cœur, ni comment seule une certaine matière tombe dans le trou noir.

Maintenant, avec la nouvelle image du trou noir en lumière polarisée, l'équipe a regardé directement dans la région juste à l'extérieur du trou noir où se produit cette interaction entre la matière entrante et éjectée.

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

"Les champs magnétiques sont théorisés pour connecter les trous noirs au plasma chaud qui les entoure", explique Daniel Palumbo, co-auteur et chercheur au Center for Astrophysics. « Comprendre la structure de ces champs est la première étape pour comprendre comment l'énergie peut être extraite des trous noirs en rotation pour produire des jets puissants. »

Pour observer le cœur de la galaxie M87, la collaboration EHT a relié huit télescopes à travers le monde, dont le réseau submillimétrique du Smithsonian Astrophysical Observatory, pour créer un télescope virtuel de la taille de la Terre. La résolution impressionnante obtenue avec l'EHT est équivalente à celle nécessaire pour imager une carte de crédit à la surface de la Lune.

Ce pouvoir de résolution sans précédent a permis à l'équipe d'observer directement le trou noir avec une lumière polarisée, révélant la présence d'un champ magnétique structuré près de l'horizon des événements.

"Cette première image polarisée du trou noir dans M87 n'est qu'un début", déclare Dominic Pesce, chercheur au CfA et co-auteur de l'étude. "Alors que l'EHT continue de croître, les observations futures affineront l'image et nous permettront d'étudier comment la structure du champ magnétique change avec le temps."

Sheperd Doeleman, directeur fondateur de l'EHT, a ajouté : « Même maintenant, nous concevons un EHT de nouvelle génération qui nous permettra de réaliser les premiers films sur les trous noirs. Restez à l'écoute pour le vrai cinéma sur les trous noirs.

La collaboration EHT implique plus de 300 chercheurs du monde entier et comprend 30 scientifiques et ingénieurs du Center for Astrophysics | Harvard et Smithsonian.

À propos du Centre d'astrophysique | Harvard et Smithsonian

Le Centre d'Astrophysique | Harvard & Smithsonian est une collaboration entre Harvard et le Smithsonian conçue pour poser - et finalement répondre - aux plus grandes questions non résolues de l'humanité sur la nature de l'univers. Le Center for Astrophysics a son siège à Cambridge, MA, avec des installations de recherche à travers les États-Unis et dans le monde.

À propos de la collaboration Event Horizon Telescope (EHT)

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 IRAM de 30 mètres, l'observatoire IRAM NOEMA, le télescope James Clerk Maxwell, le grand télescope millimétrique, le réseau submillimétrique, le télescope submillimétrique, le télescope du pôle Sud, le télescope de Kitt Peak et le télescope du Groenland.

Le consortium EHT se compose de 13 institutions parties prenantes : l'Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, l'Université d'Arizona, le Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, l'Université de Chicago, l'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 et l'Université Radboud.


Comment filmer un trou noir

Le prochain grand objectif du projet est d'utiliser le réseau étendu pour permettre aux scientifiques de capturer les premiers films de trous noirs. Lorsqu'il s'agit de visualiser la façon dont un trou noir change au fil du temps, la taille énorme de M87 donne un avantage en permettant aux scientifiques de le capturer en images ou en vidéo.

"Pour M87, qui est un monstre, il représente six milliards et demi de fois la masse de notre soleil", a déclaré Doeleman. « Le temps nécessaire pour orbiter autour du trou noir à l'orbite la plus proche sur laquelle la matière peut se déplacer est de l'ordre de quelques jours, ou plus probablement d'un mois environ.

« Donc, si vous vouliez voir le trou noir évoluer sous vos yeux, vous le feriez avec la photographie en accéléré. Vous prenez une image une semaine, puis une semaine plus tard, puis une semaine plus tard, et si vous faisiez cela pendant quelques mois, vous auriez un film que vous pourriez lire qui vous montrerait comment le trou noir change de forme, comment le plasma autour du trou noir est choqué et traîné, comment des jets sont lancés depuis les pôles nord et sud.”

Conception d'un artiste d'un trou noir générant un jet. NASA / Dana Berry / SkyWorks Digital

Cependant, en ce qui concerne le trou noir au centre de la Voie lactée, son observation dans le temps est beaucoup plus difficile en raison de sa taille relativement petite. "Le Sagittaire A* est un animal complètement différent", a expliqué Doeleman. C'est quatre millions de masses solaires, donc il évolue si vite que les objets tournent autour de lui en une demi-heure. Essayer de capturer une image de cela, c'est malheureusement comme ouvrir votre capuchon d'objectif et exposer votre film pendant qu'un coureur passe en courant. Ce sera très flou.

« Mais si nous pouvons prendre des instantanés, nous pourrons les assembler pour faire un film. Et pour cela, nous avons des gens qui développent de nouveaux algorithmes. Au lieu de combiner toutes les données d'une nuit, ils examinent des instantanés, puis s'assurent qu'ils sont fluides et continus pendant que nous construisons un film.”

En utilisant des algorithmes complexes, les scientifiques sont capables d'extraire plus d'informations utilisables des données qu'ils collectent, ce qui conduit à des images plus nettes et plus précises et à la possibilité de nouveaux formats tels que les films.


Trous noirs inattendus et matière noire

Le trou noir M87 fait exploser des panaches de gaz relativistes à 5000 ly depuis le centre de la galaxie (NASA)

Je viens de passer 5 minutes à essayer de trouver un titre à ce post. Je savais ce que je voulais dire, mais le sujet est tellement "là-bas" que je ne sais pas si un titre conviendrait. Il s'avère que le titre n'a pas vraiment d'importance, j'ai donc opté pour quelque chose de plus descriptif

Alors, de quoi s'agit-il ? Les astronomes pensent qu'ils seront capables de "voir" un trou noir supermassif dans une galaxie à 55 millions d'années-lumière ? Ce n'est sûrement pas possible. En fait, ça pourrait l'être.

Quand l'interférométrie à très longue ligne de base est reine

En juin, j'ai signalé que les radioastronomes pourraient être en mesure d'utiliser un futur réseau d'antennes radio dans le cadre d'une campagne d'interférométrie de base très longue (VLBI). Avec suffisamment d'observatoires, nous pourrons peut-être résoudre l'horizon des événements du trou noir supermassif qui se cache au centre de la Voie lactée, à quelque 26 000 années-lumière du système solaire.

La chose la plus excitante est que les observations sub-millimétriques existantes de Sgr. A* (la source radio au centre de notre galaxie où vit le trou noir de 4 millions de masse solaire) suggère qu'il existe une sorte de structure active entourant l'horizon des événements du trou noir. Si tel est le cas, un modeste VLBI à 7 antennes pourrait observer des éruptions dynamiques lorsque la matière tombe dans l'horizon des événements.

Ce serait une réalisation scientifique phénoménale de voir une poussée après qu'une étoile ait été mangée par Sgr. A*, ou pour voir la rotation d'un horizon d'événements de trou noir en rotation possible.

Tout cela peut être une possibilité, et grâce à une combinaison de Sgr. Masse d'A* et relativement proche de la Terre, le trou noir supermassif de notre galaxie devrait avoir le plus grand horizon d'événements apparent dans le ciel.

M87 pourrait être un long chemin, mais…

Il s'avère qu'il pourrait y avoir un autre challenger pour Sgr. A*’s “plus grand horizon des événements apparent”. Assis au centre de la galaxie active appelée M87, 55 million à des années-lumière (c'est plus de 2 000 fois plus loin que Sgr. A*), se trouve un monstre de trou noir.

Le trou noir supermassif de M87 consomme de grandes quantités de matière, crachant des jets de gaz à 5 000 années-lumière du noyau de la galaxie elliptique géante. Et jusqu'à présent, les astronomes ont sous-estimé la taille de ce monstre.

Karl Gebhardt (Université du Texas à Austin) et Thomas Jens (Institut Max Planck de physique extraterrestre à Garching, Allemagne) ont réexaminé M87 et pesé la galaxie en passant au crible les données d'observation avec un modèle de superordinateur. Ce nouveau modèle tenait compte du halo théorisé de matière noire invisible entourant M87. Cette analyse a donné un résultat choquant, le trou noir supermassif central devrait avoir une masse de 6,4 milliards de Soleils, le double de la masse des estimations précédentes.

Par conséquent, le trou noir M87 est environ 1600 fois plus massif que le trou noir supermassif de notre galaxie.

Une mesure pour la matière noire ?

Maintenant que le trou noir de M87 est beaucoup plus gros qu'on ne le pensait auparavant, il y a la possibilité alléchante d'utiliser le VLBI proposé pour imager le trou noir de M87 ainsi que Sgr. A*, car ils devraient tous deux avoir des dimensions d'horizon des événements comparables lorsqu'ils sont vus de la Terre.

Une autre possibilité vient également à l'esprit. Une fois qu'un VLBI international est testé et prouvé être un télescope à horizon d'événements, si nous sommes en mesure de mesurer la taille du trou noir M87 et que sa masse est confirmée comme étant en accord avec le modèle Gebhardt-Jens, nous aurons peut-être l'une des premières méthodes indirectes pour mesurer la masse de matière noire entourant une galaxie

Oh oui, ça devrait être bon.

METTRE À JOUR! Comme ça ne va pas de ma part, j'ai oublié d'inclure le meilleur air de trou noir de tous les temps :

Publication: La masse du trou noir, le rapport masse-lumière stellaire et le halo de matière noire dans M87, Karl Gebhardt et al 2009 ApJ 700 1690-1701, doi : 10.1088/0004-637X/700/2/1690.
Via : Nouveau scientifique


La nouvelle technologie est un « multiplicateur scientifique » pour l'astronomie

La première image d'un trou noir par le télescope Event Horizon en 2019 a été activée dans le cadre du support de la partie b pour le programme Advanced Technologies and Instrumentation de la NSF. Crédit : NASA

Le financement fédéral des nouvelles technologies est crucial pour l'astronomie, selon les résultats d'une étude publiée le 21 septembre dans le Journal des télescopes, instruments et systèmes astronomiques.

L'étude a suivi l'impact à long terme du financement de démarrage précoce obtenu de la National Science Foundation. Bon nombre des avancées majeures en astronomie au cours des trois dernières décennies ont bénéficié directement ou indirectement de ce financement initial.

Au cours des 30 dernières années, le programme NSF Advanced Technologies and Instrumentation a aidé les astronomes à développer de nouvelles façons d'étudier l'univers. Ces dispositifs peuvent inclure des caméras ou d'autres instruments ainsi que des innovations dans la conception des télescopes. L'étude a retracé les origines de certaines technologies de pointe utilisées aujourd'hui jusqu'à leurs humbles origines il y a des années, voire des décennies, lors des premières subventions de la NSF. L'étude a également exploré l'impact des technologies qui viennent tout juste de faire progresser l'état de l'art.

L'impact de la recherche sur la technologie et l'instrumentation se déroule sur le long terme. "Les nouvelles technologies sont un multiplicateur scientifique", a déclaré l'auteur de l'étude Peter Kurczynski, qui a été directeur de programme à la National Science Foundation et est maintenant le scientifique en chef des origines cosmiques au Goddard Space Flight Center de la NASA. "Cela permet de nouvelles façons d'observer l'univers qui n'étaient jamais possibles auparavant." En conséquence, les astronomes sont en mesure de faire de meilleures observations et de mieux comprendre les mystères du cosmos.

L'étude a également examiné l'impact de la recherche subventionnée dans la littérature évaluée par les pairs. Selon l'étude, les articles résultant des subventions en technologie et en instrumentation sont cités avec la même fréquence que ceux résultant des subventions en sciences pures. Les scientifiques en instrumentation "écrivent des articles au même degré et avec le même impact que leurs pairs qui ne construisent pas d'instruments", a déclaré Staša Milojevi, professeur agrégé d'informatique et directeur du Center for Complex Network and Systems Research à la Luddy School of Informatique, informatique et ingénierie à l'Université d'Indiana, qui est co-auteur de l'étude.

Il convient également de noter que la recherche subventionnée par la NSF a été citée plus fréquemment dans l'ensemble que la littérature générale sur l'astronomie. La NSF est considérée comme l'étalon-or du processus d'examen du mérite pour la sélection de recherches prometteuses à financer.

Un critique anonyme a décrit l'article comme "un enregistrement incontournable pour quiconque a besoin de connaître l'histoire de base de nombreuses percées dans la technologie astronomique". De meilleures observations ont toujours amélioré notre compréhension de l'univers. De la naissance de l'astronomie moderne au Moyen Âge à nos jours, les astronomes se sont appuyés sur les nouvelles technologies pour révéler les détails subtils du ciel nocturne avec une sophistication croissante.


Un pas de plus vers l'horizon événementiel de Black Hole

Une équipe internationale d'astrophysiciens a mesuré pour la première fois le "point de non-retour" du trou noir - la distance la plus proche que la matière peut approcher avant d'être irrémédiablement entraînée dans le trou noir.

La conception de cet artiste montre la région entourant immédiatement un trou noir supermassif. Le trou noir est orbité par un épais disque de gaz chaud. Le centre du disque brille à blanc, tandis que le bord du disque est représenté en silhouette sombre. Les champs magnétiques canalisent une partie de la matière dans un écoulement en forme de jet - les volutes verdâtres qui s'étendent en haut à droite et en bas à gauche. Une ligne pointillée marque l'orbite circulaire stable la plus interne, qui est la distance la plus proche sur laquelle le matériau peut orbiter avant de devenir instable et de plonger dans le trou noir (Chris Fach / Perimeter Institute & University of Waterloo)

« Une fois que les objets franchissent l'horizon des événements, ils sont perdus à jamais », a déclaré le Dr Sheperd Doeleman, directeur adjoint de l'observatoire MIT Haystack et associé de recherche au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, qui a dirigé l'étude publiée dans le Science Express. C'est une porte de sortie de notre Univers. Vous franchissez cette porte, vous ne revenez pas.

L'équipe a examiné le trou noir supermassif au centre d'une galaxie elliptique géante appelée Messier 87, située à environ 50 millions d'années-lumière de la Terre. Ce trou noir est 6 milliards de fois plus massif que le Soleil. Il est entouré d'un disque d'accrétion de gaz tourbillonnant vers la gueule du trou noir. Bien que le trou noir soit invisible, le disque d'accrétion est suffisamment chaud pour briller.

"Même si ce trou noir est loin, il est si grand que sa taille apparente dans le ciel est à peu près la même que le trou noir au centre de la Voie lactée", a déclaré le co-auteur Dr Jonathan Weintroub de le Centre d'astrophysique Harvard-Smithsonian. “Cela en fait une cible idéale pour l'étude.”

Selon la théorie de la relativité générale d'Einstein, la masse et le spin d'un trou noir déterminent à quelle distance un matériau peut orbiter avant de devenir instable et de tomber vers l'horizon des événements. L'équipe a pu mesurer cette orbite stable la plus interne et a constaté qu'elle n'était que 5,5 fois la taille de l'horizon des événements du trou noir. Cette taille suggère que le disque d'accrétion tourne dans la même direction que le trou noir.

Les observations ont été faites en reliant des radiotélescopes à Hawaï, en Arizona et en Californie pour créer un télescope virtuel appelé Event Horizon Telescope. Le télescope est capable de voir des détails 2 000 fois plus fins que le télescope spatial Hubble.

L'équipe prévoit d'étendre son réseau de télescopes, en ajoutant des antennes paraboliques au Chili, en Europe, au Mexique, au Groenland et au pôle Sud, afin d'obtenir des images encore plus détaillées des trous noirs à l'avenir.

Informations bibliographiques : Sheperd S. Doeleman et al. Structure de lancement de jets résolue près du trou noir supermassif dans M87. La science, publié en ligne le 27 septembre 2012 doi: 10.1126/science.1224768


Les astronomes mesurent un trou noir & rsquo & ldquo un point de non retour & rdquo

Cette conception d'artiste montre la région entourant immédiatement un trou noir supermassif (le point noir près du centre). Le trou noir est orbité par un épais disque de gaz chaud. Le centre du disque brille à blanc, tandis que le bord du disque est représenté en silhouette sombre. Les champs magnétiques canalisent une partie de la matière dans un écoulement en forme de jet et ndash les volutes verdâtres qui s'étendent en haut à droite et en bas à gauche. Une ligne pointillée marque l'orbite circulaire stable la plus interne, qui est la distance la plus proche sur laquelle le matériau peut orbiter avant de devenir instable et de plonger dans le trou noir. Crédit : Chris Fach (Institut Perimeter et Université de Waterloo)

Pour la première fois, une équipe internationale d'astronomes a mesuré un trou noir & rsquo & ldquo point de non retour & rdquo la distance la plus proche que la matière peut approcher avant d'être irrémédiablement entraînée dans le trou noir.

À l'aide d'un télescope couvrant un continent, une équipe internationale d'astronomes a scruté le bord d'un trou noir au centre d'une galaxie lointaine. Pour la première fois, ils ont mesuré le trou noir&rsquos &ldquopoint of no return&rdquo &mdash la distance la plus proche que la matière peut approcher avant d'être irrémédiablement entraînée dans le trou noir.

Un trou noir est une région de l'espace où l'attraction de la gravité est si forte que rien, pas même la lumière, ne peut s'en échapper. Sa limite est connue sous le nom d'horizon des événements.

"Une fois que les objets passent à travers l'horizon des événements, ils sont perdus à jamais", explique l'auteur principal Shep Doeleman, directeur adjoint de l'observatoire MIT Haystack et associé de recherche au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). &ldquoC&rsquos une porte de sortie de notre univers. Vous franchissez cette porte, vous ne revenez pas.

L'équipe a examiné le trou noir au centre d'une galaxie elliptique géante appelée Messier 87 (M87), située à environ 50 millions d'années-lumière de la Terre. Le trou noir est 6 milliards de fois plus massif que le soleil. Il est entouré d'un disque d'accrétion de gaz tourbillonnant vers la gueule du trou noir. Bien que le trou noir soit invisible, le disque d'accrétion est suffisamment chaud pour briller.

"Même si ce trou noir est loin, il est si grand que sa taille apparente dans le ciel est à peu près la même que le trou noir au centre de la Voie lactée", explique le co-auteur Jonathan Weintroub du CfA. &ldquoCela en fait une cible idéale pour l'étude.&rdquo

Selon la théorie de la relativité générale d'Einstein, la masse et le spin d'un trou noir déterminent à quelle distance un matériau peut orbiter avant de devenir instable et de tomber vers l'horizon des événements. L'équipe a pu mesurer cette orbite stable la plus interne et a constaté qu'elle n'était que 5,5 fois la taille de l'horizon des événements du trou noir. Cette taille suggère que le disque d'accrétion tourne dans la même direction que le trou noir.

Le flux sortant du centre de la galaxie M87 comme un projecteur cosmique est l'un des phénomènes les plus étonnants de la nature, un jet de particules subatomiques alimenté par un trou noir voyageant presque à la vitesse de la lumière. Dans cette image du télescope spatial Hubble, le bleu du jet contraste avec la lueur jaune de la lumière combinée de milliards d'étoiles invisibles et des amas globulaires ponctuels jaunes qui composent cette galaxie. Crédit : NASA et Hubble Heritage Team

Les observations ont été faites en reliant des radiotélescopes à Hawaï, en Arizona et en Californie pour créer un télescope virtuel appelé Event Horizon Telescope, ou EHT. L'EHT est capable de voir des détails 2 000 fois plus fins que le télescope spatial Hubble.

L'équipe prévoit d'étendre son réseau de télescopes, en ajoutant des antennes paraboliques au Chili, en Europe, au Mexique, au Groenland et au pôle Sud, afin d'obtenir des images encore plus détaillées des trous noirs à l'avenir.


Le nouveau télescope du Groenland est opérationnel

Le grand télescope au Groenland, près de la base aérienne de Thulé. Crédit : CFA

Le Groenland peut désormais se vanter d'accueillir un grand radiotélescope opérationnel, avec une parabole mesurant 12 mètres de diamètre.

Le télescope du Groenland a été installé en 2017 et fait maintenant partie d'un réseau mondial de télescopes, dont le grand observatoire ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) au Chili.

Il est situé sur la côte nord-ouest de la base aérienne américaine de Thulé, et fait partie d'un projet ambitieux, l'Event Horizon Telescope (EHT), pour étudier les trous noirs.

Les trous noirs sont des zones de l'espace où la concentration de matière est si élevée que la gravité est incroyablement forte. Si fort, en fait, qu'aucune lumière ne peut s'échapper lorsqu'elle s'aventure trop près.

Le Galaxy M87 contient un gigantesque trou noir

Le projet EHT générera des images de deux grands trous noirs : un au milieu de notre propre galaxie, la Voie lactée, et un autre, plus gros trou noir, au centre de la galaxie voisine M87.

D'autres télescopes au Chili et à Hawaï pointeront dans la même direction, et les données de tous les télescopes du projet EHT seront regroupées pour produire les images.

"L'EHT transforme essentiellement le globe entier en un radiotélescope géant, et plus les antennes paraboliques du réseau sont éloignées les unes des autres, plus les images que l'EHT peut produire sont nettes", explique Sheperd Doeleman, chef du projet EHT du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics , ETATS-UNIS.

« Le télescope du Groenland nous aidera à obtenir la meilleure image possible d'un trou noir supermassif à l'extérieur de notre galaxie », dit-il.

En fait, sans le télescope du Groenland, les astronomes ne pourraient pas imager le trou noir de la galaxie M87.

Le télescope voit l'ombre d'un trou noir

Les trous noirs ne sont pas faciles à observer, car ils ne brillent pas. Instead, astronomers try to catch a glimpse of the shadow they cast, says Marianne Vestergaard, associate professor at the Niels Bohr Institute at the University of Copenhagen, Denmark.

"We hope to see the shadow of the black hole. There will be a glow of light from gas and plasma around the black hole from material that is about to be engulfed. But since the black hole does not shine, its silhouette will appear dark surrounded by light," she says.

Data from telescopes in Chile, Hawaii, and Greenland, will be combined to produce an image of a black hole. Credit: ASIAA

Such an image would be excellent evidence for the existence of black holes, should anyone still be in doubt, which is unlikely after the gravitational waves caused by two merging black holes were detected in 2016.

Scientists also want to study the jets of material ejected from the holes—the so-called radio-jets, says Vestergaard. For example, they would like to know how and where the jets are formed in relation to the black hole. Vestergaard studies black holes, but is not directly involved with the ETH project.

The first image of a black hole is on the way

The Greenland Telescope is now fully operational and collecting data, but there are plans to move it further inland, away from the relatively moist air on the coast, and up high on to the summit of the ice sheet where the air is drier.

"Moving the telescope up to the ice sheet where it can be of most use, is absolutely desirable," says Vestergaard.

Greenlandic students visit the telescope, which will also be used for teaching. Credit: CfA

"On top of the ice sheet, you are about three kilometres above sea level. The shorter distance the signal has to go through the atmosphere, the less it is absorbed," she says.

The project has several years to run in order to collect enough data to create sharp images. But astronomers are already beginning to analyse the preliminary data, and it could be just a few months before they produce the first, albeit fuzzy, images of a black hole.

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