Dans l'espace, l'EHI a une résolution plus de cinq fois supérieure à celle de l'EHT sur terre, et les images peuvent être reconstruites avec une plus grande fidélité. En haut à gauche :Modèle du Sagittaire A* à une fréquence d'observation de 230 GHz. En haut à gauche :Simulation d'une image de ce modèle avec l'EHT. En bas à gauche :Modèle du Sagittaire A* à une fréquence d'observation de 690 GHz. En bas à droite :Simulation d'une image de ce modèle avec l'EHI. Crédit :F. Roelofs et M. Moscibrodzka, Université Radboud
Les astronomes viennent de réussir à prendre la première image d'un trou noir, et maintenant le prochain défi auquel ils sont confrontés est de savoir comment prendre des images encore plus nettes, afin que la théorie de la relativité générale d'Einstein puisse être testée. Les astronomes de l'Université Radboud, avec l'Agence spatiale européenne (ESA) et d'autres, proposent un concept pour y parvenir en lançant des radiotélescopes dans l'espace. Ils publient leurs plans dans la revue scientifique Astronomie &Astrophysique .
L'idée est de placer deux ou trois satellites en orbite circulaire autour de la Terre pour observer les trous noirs. Le concept s'appelle Event Horizon Imager (EHI). Dans leur nouvelle étude, les scientifiques présentent des simulations de ce à quoi ressembleraient les images du trou noir Sagittarius A* si elles étaient prises par des satellites comme ceux-ci.
Plus de cinq fois plus tranchant
"Il y a beaucoup d'avantages à utiliser des satellites au lieu de radiotélescopes permanents sur Terre, comme avec le télescope Event Horizon (EHT), " dit Freek Roelofs, un doctorat candidat à l'Université Radboud et auteur principal de l'article. "Dans l'espace, vous pouvez faire des observations à des fréquences radio plus élevées, car les fréquences de la Terre sont filtrées par l'atmosphère. Les distances entre les télescopes dans l'espace sont également plus grandes. Cela nous permet de faire un grand pas en avant. Nous serions capables de prendre des images avec une résolution plus de cinq fois supérieure à ce qui est possible avec l'EHT."
Des images plus nettes d'un trou noir conduiront à de meilleures informations qui pourraient être utilisées pour tester plus en détail la théorie de la relativité générale d'Einstein. "Le fait que les satellites se déplacent autour de la Terre présente des avantages considérables, ", dit le professeur de radioastronomie Heino Falcke. "Avec eux, vous pouvez prendre des images presque parfaites pour voir les vrais détails des trous noirs. Si de petits écarts par rapport à la théorie d'Einstein se produisent, nous devrions pouvoir les voir."
L'EHI sera également en mesure d'imager environ cinq trous noirs supplémentaires qui sont plus petits que les trous noirs sur lesquels l'EHT se concentre actuellement. Ces derniers sont Sagittaire A* au centre de notre Voie Lactée et M87* au centre de Messier 87, une galaxie massive dans l'amas de la Vierge.
Défis technologiques
Les chercheurs ont simulé ce qu'ils seraient capables de voir avec différentes versions de la technologie dans différentes circonstances. Pour cela, ils ont utilisé des modèles de comportement du plasma autour du trou noir et du rayonnement résultant. « Les simulations semblent prometteuses d'un point de vue scientifique, mais il y a des difficultés à surmonter au niveau technique, " dit Roelofs.
Les astronomes ont collaboré avec des scientifiques de l'ESA/ESTEC pour étudier la faisabilité technique du projet. "Le concept exige que vous soyez capable de déterminer très précisément la position et la vitesse des satellites, " selon Volodymyr Kudriashov, chercheur au Radboud Radio Lab qui travaille également à l'ESA/ESTEC. "Mais nous pensons vraiment que le projet est réalisable."
Il faut également tenir compte de la manière dont les satellites échangent des données. "Avec l'EHT, les disques durs contenant des données sont transportés jusqu'au centre de traitement par avion. Ce n'est bien sûr pas possible dans l'espace." Dans ce concept, les satellites échangeront des données via une liaison laser, les données étant partiellement traitées à bord avant d'être renvoyées sur Terre pour une analyse plus approfondie. "Il y a déjà des liaisons laser dans l'espace, ", note Kudriachov.
Système hybride
L'idée est que les satellites fonctionneront dans un premier temps indépendamment des télescopes EHT. Mais on réfléchit aussi à un système hybride, avec les télescopes en orbite combinés avec ceux de la Terre. Falcke :« L'utilisation d'un hybride comme celui-ci pourrait offrir la possibilité de créer des images animées d'un trou noir, et vous pourrez peut-être observer des sources encore plus nombreuses et aussi plus faibles."
