Schématique schéma des observations VLBI 1,3 mm du Sagittaire A* (Sgr A*) au centre galactique, qui ont été réalisées en 2013. Les encarts montrent des formes possibles de l'émission de la source qui sont cohérentes avec les mesures. Pour une meilleure visualisation des cotes angulaires, un cercle blanc de 50 microsecondes d'arc de diamètre se superpose aux modèles. L'emplacement du télescope APEX sur l'hémisphère sud au Chili fournit désormais des lignes de base interférométriques plus longues, conduisant à un doublement de la résolution angulaire par rapport aux observations antérieures. Cette configuration permet une résolution spatiale de seulement 3 rayons de Schwarzschild dans Sgr A*. Crédit :Société Max Planck
Le radiotélescope de 12 m APEX au Chili a été équipé d'un équipement spécial comprenant des enregistreurs à large bande passante et une horloge maser à hydrogène stable pour effectuer des observations interférométriques conjointes avec d'autres télescopes à des longueurs d'onde aussi courtes que 1,3 mm et l'objectif d'obtenir l'image ultime du noir ombre du trou. L'ajout de l'APEX au télescope Event Horizon (EHT), qui jusqu'à récemment se composait d'antennes uniquement dans l'hémisphère nord, révèle des détails nouveaux et sans précédent dans la structure de Sgr A* au centre de la Voie lactée. La résolution angulaire accrue fournie par le télescope APEX révèle maintenant des détails dans la structure de la source asymétrique et non ponctuelle, qui sont aussi petits que 36 millions de km. Cela correspond à des dimensions qui ne sont que 3 fois plus grandes que la taille hypothétique du trou noir (3 Schwarzschild Cela correspond à des dimensions qui ne sont que 3 fois plus grandes que la taille hypothétique du trou noir (3 rayons de Schwarzschild).
Les résultats sont publiés dans The Journal d'astrophysique .
Les astronomes recherchent la preuve ultime de la théorie de la relativité générale d'Einstein, qui consiste à obtenir une image directe de l'ombre d'un trou noir. Ceci est possible en combinant des radiotélescopes répartis sur le globe à l'aide d'une technique appelée interférométrie à très longue base (VLBI). Les télescopes participants sont situés à haute altitude pour minimiser les perturbations de l'atmosphère et sur des sites éloignés avec un ciel clair, permettant d'observer la source radio compacte Sagittarius A* (Sgr A*) au centre de la Voie Lactée.
L'équipe de recherche a observé Sgr A* en 2013 à l'aide de télescopes VLBI sur quatre sites. Les télescopes comprennent le télescope APEX au Chili, le réseau CARMA en Californie, le JCMT et le SMA phasé à Hawaï, et le télescope SMT en Arizona. Sgr A* a été détecté avec toutes les stations et la longueur de ligne de base la plus longue a atteint près de 10, 000 kilomètres, indiquant une structure source ultra-compacte et asymétrique (non ponctuelle).
"La participation du télescope APEX double presque la longueur des lignes de base les plus longues par rapport aux observations précédentes et conduit à une résolution spectaculaire de 3 rayons de Schwarzschild seulement", dit Ru-Sen Lu de l'Institut Max Planck de radioastronomie (MPIfR) à Bonn, Allemagne, l'auteur principal de la publication. "Il révèle des détails dans la source radio centrale qui sont plus petits que la taille attendue du disque d'accrétion", ajoute Thomas Krichbaum, initiateur des observations mm-VLBI avec APEX.
La localisation de l'APEX dans l'hémisphère sud améliore considérablement la qualité de l'image pour une source aussi au sud du ciel que Sagittaire A* (-29 degrés de déclinaison). APEX a ouvert la voie à l'inclusion du grand et extrêmement sensible télescope ALMA dans les observations EHT, qui se déroulent désormais une fois par an.
"Nous avons travaillé dur à plus de 5000 mètres d'altitude pour installer l'équipement pour rendre le télescope APEX prêt pour les observations VLBI à une longueur d'onde de 1,3 mm", dit Alain Roy, également de MPIfR qui dirige l'équipe VLBI à APEX. "Nous sommes fiers de la bonne performance d'APEX dans cette expérience."
L'équipe a utilisé une procédure d'ajustement de modèle pour étudier la structure à l'échelle de l'horizon des événements de Sgr A*. "Nous avons commencé à comprendre à quoi pourrait ressembler la structure à l'échelle de l'horizon, plutôt que de simplement tirer des conclusions génériques des visibilités que nous avons échantillonnées. Il est très encourageant de voir que l'ajustement d'une structure en forme d'anneau concorde très bien avec les données, bien que nous ne puissions pas exclure d'autres modèles, par exemple., une composition de points lumineux.", ajoute Ru-Sen Lu. Les futures observations avec plus de télescopes ajoutés à l'EHT résoudront les ambiguïtés résiduelles dans l'imagerie.
Le trou noir au centre de notre galaxie est noyé dans un milieu interstellaire dense, ce qui peut affecter la propagation des ondes électromagnétiques le long de la ligne de visée. "Toutefois, la scintillation interstellaire, ce qui en principe peut conduire à des distorsions d'image, n'est pas un effet fortement dominant à la longueur d'onde de 1,3 mm ", dit Dimitrios Psaltis de l'Université de l'Arizona, qui est le scientifique du projet EHT.
"Les résultats sont une étape importante vers le développement continu du télescope Event Horizon", dit Sheperd Doeleman du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics et directeur du projet EHT. "L'analyse de nouvelles observations, qui depuis 2017 incluent également ALMA, nous rapprochera encore plus de l'imagerie du trou noir au centre de notre galaxie."
