La première image du trou noir au cœur de notre galaxie

Publié par Adrien le 13/05/2022 à 09:00
Source: ESO
A l'occasion de conférences de presse simultanées dans le monde entier, et notamment une au siège de l'Observatoire Européen Austral (ESO) en Allemagne, des astronomes ont dévoilé la première image du trou noir supermassif situé au centre de notre propre galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec...), la Voie lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois...). Ce résultat apporte la preuve que l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) est bien un trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense...) et fournit des indices précieux sur le fonctionnement de ces géants, dont on pense qu'ils se trouvent au centre de la plupart des galaxies. L'image a été produite par une équipe de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) internationale appelée Event Horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre...) Telescope (EHT) Collaboration, à partir des observations d'un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) mondial de radiotélescopes.


Cette image constitue un regard longtemps attendu de l'objet massif (Le mot massif peut être employé comme :) qui se trouve au centre même de notre galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de...). Les scientifiques avaient déjà observé des étoiles en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps...) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) d'un objet invisible, compact et très massif au centre de la Voie lactée. Cela suggérait fortement que cet objet - connu sous le nom de Sagittarius A* (Sgr A*, prononcé "sadge-ay-star") - était un trou noir, et l'image d'aujourd'hui en fournit la première preuve visuelle directe.

Bien que nous ne puissions pas voir le trou noir (Le Trou noir (The Black Hole) est un film de science-fiction réalisé par Gary Nelson,...) lui-même, car il est complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou...) sombre, le gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) incandescent qui l'entoure en révèle la signature: une région centrale obscure (appelée ombre) entourée d'une structure brillante en forme d'anneau. Cette nouvelle image montre la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) déformée par la puissante gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) du trou noir, qui est quatre millions de fois plus massif que notre Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...).

"Nous avons été stupéfaits de voir à quel point (Graphie) la taille de l'anneau correspondait aux prédictions de la théorie de la relativité (Cet article traite de la théorie de la relativité à travers les âges. En physique, la notion de...) générale d'Einstein", a déclaré le scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a...) EHT, Geoffrey Bower, de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) d'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer...) et d'astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche...), Academia Sinica, Taipei. "Ces observations sans précédent ont considérablement amélioré notre compréhension de ce qui se passe au centre même de notre galaxie, et offrent de nouvelles perspectives sur la façon dont ces trous noirs géants interagissent avec leur environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...)." Les résultats de l'équipe de l'EHT sont publiés aujourd'hui dans un numéro spécial de la revue The Astrophysical Journal Letters.

Le trou noir étant situé à environ 27 000 années-lumière de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...), il nous apparaît dans le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) avec la même taille qu'un beignet sur la Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du...). Pour l'imager, l'équipe a créé le puissant EHT, qui relie huit observatoires radio existants à travers la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...) pour former un seul télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant...) virtuel "de la taille de la Terre" (1). L'EHT a observé Sgr A* pendant plusieurs nuits en 2017, recueillant des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) pendant de nombreuses heures (L'heure est une unité de mesure  :) d'affilée, comme si l'on utilisait un long temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) d'exposition sur un appareil photo.

Le réseau de radio-observatoires EHT comprend entre autre l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) et l'Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) dans le désert (Le mot désert désigne aujourd’hui une zone stérile ou peu propice à la...) d'Atacama au Chili, dont l'ESO est copropriétaire et l'opérateur (Le mot opérateur est employé dans les domaines :) pour le compte de ses États membres en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un...). L'Europe contribue également aux observations EHT avec d'autres observatoires radio - le télescope de 30 mètres de l'IRAM en Espagne et, depuis 2018, le NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) en France - ainsi qu'avec un superordinateur (Un superordinateur (ou supercalculateur) est un ordinateur conçu pour atteindre les plus...) permettant de combiner les données EHT hébergé par l'Institut Max Planck (Max Planck (né Max Karl Ernst Ludwig Planck le 23 avril 1858 à Kiel, Allemagne...) de radioastronomie (La radioastronomie est une branche de l'astronomie traitant de l'observation du ciel dans le...) en Allemagne. En outre, l'Europe a contribué au financement du projet de consortium EHT par le biais de subventions du Conseil européen de la recherche et de la Société Max Planck (La Société Max-Planck (en allemand Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V....) en Allemagne.

"Il est très stimulant (Un stimulant est une substance qui augmente l'activité du système nerveux sympathique...) pour l'ESO d'avoir joué un rôle aussi important dans l'élucidation des mystères des trous noirs, et de Sgr A* en particulier, pendant tant d'années", a commenté Xavier Barcons, directeur général de l'ESO. "L'ESO a non seulement contribué aux observations de l'EHT grâce aux installations ALMA et APEX, mais a également permis, avec ses autres observatoires au Chili, certaines des précédentes observations exceptionnelles du centre galactique." (2)

Cette prouesse de l'EHT fait suite à la publication en 2019 par la collaboration de la première image d'un trou noir, appelé M87*, au centre de la galaxie plus lointaine Messier 87.

Les deux trous noirs se ressemblent remarquablement, même si le trou noir de notre galaxie est plus de mille fois plus petit et moins massif que M87* (3). "Nous avons deux types de galaxies complètement différents et deux masses de trous noirs très différentes, mais près du bord, ces trous noirs semblent étonnamment similaires", explique Sera Markoff, coprésidente du conseil scientifique de l'EHT et professeur d'astrophysique théorique (L'astrophysique théorique est une discipline qui cherche à expliquer les phénomènes observés...) à l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) d'Amsterdam, aux Pays-Bas. "Cela nous indique que la relativité générale (La relativité générale, fondée sur le principe de covariance générale...) régit ces objets de près, et que toutes les différences que nous voyons plus loin doivent être due à des différences dans la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) qui entoure les trous noirs."

Cette prouesse a été considérablement plus difficile à réaliser que pour M87*, même si Sgr A* est beaucoup plus proche de nous. Le scientifique de l'EHT, Chi-kwan ("CK") Chan, de l'observatoire Steward, du département d'astronomie et de l'institut des sciences des données de l'université d'Arizona (États-Unis), explique: "Le gaz à proximité des trous noirs se déplace à la même vitesse (On distingue :) - presque aussi vite que la lumière - autour de Sgr A* et de M87*. Mais alors que le gaz met des jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...), voire des semaines, à décrire une orbite autour du grand M87*, il ne met que quelques minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un...) à le faire autour de Sgr A*, beaucoup plus petit. Cela signifie que la luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit...) et la configuration du gaz autour de Sgr A* changeaient rapidement pendant que la collaboration EHT l'observait - un peu comme si l'on essayait de prendre une photo claire d'un chiot (Un chiot est un jeune chien. L'âge adulte arrive entre 12 et 18 mois.) qui court après sa queue."

Les chercheurs ont dû mettre au point de nouveaux outils sophistiqués pour tenir compte du mouvement du gaz autour de Sgr A*. Alors que M87* était une cible plus facile et plus stable, avec presque toutes les images se ressemblant, ce n'était pas le cas pour Sgr A*. L'image du trou noir de Sgr A* est une moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...) des différentes images que l'équipe a extraites, révélant enfin pour la première fois le géant qui se cache au centre de notre galaxie.

Cet effort a été rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie)...) possible grâce à l'ingéniosité de plus de 300 chercheurs issus de 80 instituts du monde (Le mot monde peut désigner :) entier, qui forment ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) la collaboration EHT. Outre la mise au point d'outils complexes pour relever les défis de l'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui...) de Sgr A*, l'équipe a travaillé rigoureusement pendant cinq ans, utilisant des superordinateurs pour combiner et analyser leurs données, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) en compilant une bibliothèque sans précédent de trous noirs simulés à comparer aux observations.

Les scientifiques sont particulièrement heureux de disposer enfin d'images de deux trous noirs de tailles très différentes, ce qui leur permet de comprendre comment ils se comparent et contrastent. Ils ont également commencé à utiliser ces nouvelles données pour tester des théories et des modèles sur le comportement du gaz autour des trous noirs supermassifs. Ce processus n'est pas encore totalement compris, mais on pense qu'il joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les...) un rôle clé dans la formation et l'évolution des galaxies.

"Nous pouvons maintenant étudier les différences entre ces deux trous noirs supermassifs pour obtenir de nouveaux indices précieux sur le fonctionnement de cet important processus", a expliqué Keiichi Asada, scientifique de l'EHT, de l'Institut d'astronomie et d'astrophysique, Academia Sinica, Taipei. "Nous disposons d'images de deux trous noirs - l'un parmi les plus grand l'autre parmi les plus petits trous noirs supermassifs de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) - ce qui nous permet d'aller beaucoup plus loin que jamais dans la vérification du comportement de la gravité dans ces environnements extrêmes."

Les progrès de l'EHT se poursuivent: une importante campagne (La campagne, aussi appelée milieu rural désigne l'ensemble des espaces cultivés...) d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) en mars 2022 a mobilisé encore plus de télescopes que jamais auparavant. L'expansion continue du réseau EHT et les importantes mises à niveau technologiques permettront aux scientifiques de partager des images encore plus impressionnantes ainsi que des films de trous noirs dans un avenir proche.

Notes

(1) Les télescopes impliqués dans l'EHT en avril 2017, date à laquelle les observations ont été effectuées, sont les suivants: l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), l'Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), the IRAM 30-meter Telescope, le James Clerk Maxwell (James Clerk Maxwell (13 juin 1831 à Édimbourg, en Écosse -...) Telescope (JCMT), le Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano (LMT), le Submillimeter Array (SMA), le UArizona Submillimeter Telescope (SMT), le South Pole Telescope (SPT). Depuis lors, l'EHT a ajouté le Greenland Telescope (GLT), le NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) et le UArizona 12-meter Telescope on Kitt Peak à son réseau.

ALMA est un partenariat entre l'Observatoire européen austral (L'Observatoire européen austral (en anglais, European Southern Observatory : ESO) est une...) (ESO ; Europe, représentant ses États membres), la National Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire...) Foundation (NSF) des États-Unis et les National Institutes of Natural (Natural est un langage de programmation semi-compilé, édité par la société...) Sciences (NINS) du Japon, ainsi que National Research Council (Canada), le ministère des Sciences et de la Technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) (MOST ; Taiwan), l'Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA; Taiwan) et le Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI ; République de Corée), en coopération avec la République du Chili. L'Observatoire conjoint ALMA est exploité par l'ESO, l'Associated Universities, Inc./National Radio Astronomy Observatory (AUI/NRAO) et le National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). APEX, une collaboration entre l'Institut Max Planck de radioastronomie (Allemagne), l'Observatoire spatial d'Onsala (Suède) et l'ESO, est exploité par l'ESO. Le 30-meter Telescope est exploité par l'IRAM (les organisations partenaires de l'IRAM sont MPG [Allemagne], CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) [France] et IGN [Espagne]). Le JCMT est exploité l'East Asian Observatory au nom de l'Observatoire Astronomique (Un observatoire astronomique est un lieu destiné à l'observation astronomique. Les laboratoires...) National du Japon, de l'ASIAA, du KASI, de l'Institut National de Recherche Astronomique de Thaïlande, du Center for Astronomical Mega-Science et des organisations au Royaume-Uni et au Canada. Le LMT est exploité par l'INAOE et l'UMass, le SMA est exploité par le Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian et l'ASIAA et le UArizona SMT est exploité par l'Université d'Arizona. Le SPT est exploité par l'Université de Chicago (Chicago est une mégapole des États-Unis, située dans la partie nord du Middle West, à...) avec des instruments EHT spécialisés fournis par l'Université d'Arizona.

The Greenland Telescope (GLT) est exploité par l'ASIAA et le Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO). Le GLT fait parti du projet ALMA-Taiwan, et es ten parti supporté par l'Academia Sinica (AS) et MOST. NOEMA est exploité par l'IRAM et l'UArizona 12-meter telescope at Kitt Peak est exploité par l'University of Arizona.

(2) Les recherches antérieures menées sur Sgr A* ont fourni (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι...) une base solide pour l'interprétation de cette nouvelle image. Depuis les années 1970, les astronomes connaissent la source radio dense et brillante située au centre de la Voie lactée, dans la direction de la constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte...) du Sagittaire. En mesurant les orbites de plusieurs étoiles très proches de notre centre galactique sur une période de 30 ans, les équipes dirigées par Reinhard Genzel (directeur de l'Institut Max-Planck de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) extraterrestre à Garching près de Munich, en Allemagne) et Andrea M. Ghez (professeur au département de physique et d'astronomie de l'Université de Californie (L'université de Californie est une université américaine, fondée en 1868, dont...), à Los Angeles (Los Angeles est une ville des États-Unis située au sud de la Californie, sur la côte pacifique....), aux États-Unis) ont pu conclure que l'explication la plus probable pour un objet de cette masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) et de cette densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) est un trou noir supermassif (En astrophysique, un trou noir supermassif est un trou noir dont la masse est d'environ un million...). Les installations de l'ESO (notamment le Very Large Telescope (Le Very Large Telescope (VLT) est un ensemble de 4 télescopes principaux et 4 auxiliaires...) et leVery Large Telescope Interferometer) et l'Observatoire Keck ont été utilisés pour mener à bien ces recherches, qui ont toutes deux été récompensées par le prix Nobel de physique (Le prix Nobel de physique est une récompense gérée par la Fondation Nobel, selon les...) 2020.

(3) Les trous noirs sont les seuls objets que nous connaissons où la masse est proportionnelle à la taille. Un trou noir mille fois plus petit qu'un autre est également mille fois moins massif.
Cet article vous a plu ? Vous souhaitez nous soutenir ? Partagez-le sur les réseaux sociaux avec vos amis et/ou commentez-le, ceci nous encouragera à publier davantage de sujets similaires !
Page générée en 0.008 seconde(s) - site hébergé chez Contabo
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique