Cette image simulée par ordinateur montre un trou noir supermassif au cœur d'une galaxie. La région noire au centre représente l'horizon des événements du trou noir, où aucune lumière ne peut échapper à l'emprise gravitationnelle de l'objet massif. La puissante gravité du trou noir déforme l'espace autour de lui comme un miroir funhouse. La lumière des étoiles d'arrière-plan est étirée et maculée lorsque les étoiles frôlent le trou noir. Crédit :NASA, ESA, et D. Coe, J. Anderson, et R. van der Marel (STScI)
Des chercheurs de l'Université de Waterloo ont mis au point une méthode qui détectera environ 10 trous noirs par an, doubler le nombre actuellement connu en deux ans, et cela débloquera probablement l'histoire des trous noirs dans un peu plus d'une décennie.
Avery Broderick, professeur au Département de physique et d'astronomie de l'Université de Waterloo, et Mansour Karami, un doctorant également de la Faculté des sciences, travaillé avec des collègues aux États-Unis et en Iran pour proposer la méthode qui a des implications pour le domaine émergent de l'astronomie des ondes gravitationnelles et la manière dont nous recherchons des trous noirs et d'autres objets sombres dans l'espace. Il a été publié cette semaine dans Le Journal d'Astrophysique .
« Au cours des 10 prochaines années, il y aura suffisamment de données accumulées sur suffisamment de trous noirs pour que les chercheurs puissent analyser statistiquement leurs propriétés en tant que population, " dit Broderick, également membre associé du corps professoral à l'Institut Périmètre de physique théorique. "Ces informations nous permettront d'étudier les trous noirs de masse stellaire à divers stades qui s'étendent souvent sur des milliards d'années."
Les trous noirs absorbent toute la lumière et la matière et n'émettent aucun rayonnement, les rendant impossibles à imager, encore moins détecter sur le fond noir de l'espace. Bien qu'on en sache très peu sur le fonctionnement interne des trous noirs, nous savons qu'elles font partie intégrante du cycle de vie des étoiles et régulent la croissance des galaxies. La première preuve directe de leur existence a été annoncée plus tôt cette année par le Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) lorsqu'il a détecté des ondes gravitationnelles provenant de la collision de deux trous noirs fusionnant en un seul.
"Nous ne savons pas encore à quel point ces événements sont rares et combien de trous noirs sont généralement répartis dans la galaxie, " a déclaré Broderick. " Pour la première fois, nous allons placer toute la physique dynamique étonnante que LIGO voit dans un contexte astronomique plus large. "
Broderick et ses collègues proposent une approche plus audacieuse pour détecter et étudier les trous noirs, pas en tant qu'entités individuelles, mais en grand nombre en tant que système en combinant deux outils astrophysiques standards utilisés aujourd'hui :la microlentille et l'interférométrie par ondes radio.
La microlentille gravitationnelle se produit lorsqu'un objet sombre tel qu'un trou noir passe entre nous et une autre source lumineuse, comme une étoile. La lumière de l'étoile se courbe autour du champ gravitationnel de l'objet pour atteindre la Terre, faire apparaître l'étoile d'arrière-plan beaucoup plus lumineuse, pas plus sombre que dans une éclipse. Même les plus grands télescopes qui observent les événements de microlentilles dans la lumière visible ont une résolution limitée, dire très peu aux astronomes sur l'objet qui est passé par là. Au lieu d'utiliser la lumière visible, Broderick et son équipe proposent d'utiliser des ondes radio pour prendre plusieurs instantanés de l'événement de microlentille en temps réel.
"Lorsque vous regardez le même événement à l'aide d'un radiotélescope - l'interférométrie - vous pouvez en fait résoudre plus d'une image. C'est ce qui nous donne le pouvoir d'extraire toutes sortes de paramètres, comme la masse de l'objet, distance et vitesse, " dit Karami, doctorant en astrophysique à Waterloo.
Prendre une série d'images radio au fil du temps et les transformer en un film de l'événement leur permettra d'extraire un autre niveau d'informations sur le trou noir lui-même.
