Une animation montrant la cohérence du diamètre de bague mesuré et les incertitudes de la mesure d'orientation. Crédit : M. Wielgus et la collaboration EHT
En 2019, l'Event Horizon Telescope Collaboration a livré la première image d'un trou noir, révélant M87*, l'objet supermassif au centre de la galaxie M87. L'équipe a maintenant utilisé les leçons apprises l'année dernière pour analyser les ensembles de données d'archives de 2009-2013, certains d'entre eux n'ont pas été publiés auparavant.
L'analyse révèle le comportement de l'image du trou noir sur plusieurs années, indiquant la persistance de la caractéristique d'ombre en forme de croissant, mais aussi variation de son orientation :le croissant semble vaciller. Les résultats complets sont parus aujourd'hui dans The Journal d'astrophysique .
Le télescope Event Horizon n'est pas un télescope unique, mais un partenariat mondial de télescopes, y compris le télescope du pôle Sud dirigé par UChicago, qui effectue des observations synchronisées en utilisant la technique de l'interférométrie à très longue base. Ensemble, ils forment une antenne parabolique virtuelle de la taille de la Terre, offrant une résolution d'image exceptionnellement élevée.
"Le télescope Event Horizon nous donne un nouvel outil pour étudier les trous noirs et la gravité d'une manière qui n'était jamais possible auparavant, " a déclaré Bradford Benson, professeur agrégé d'astronomie et d'astrophysique à UChicago. "En tant que membres de la collaboration South Pole Telescope (SPT) et du réseau EHT, nous sommes impatients de contribuer à de futures études, en particulier sur Sgr A*, le trou noir au centre de la Voie lactée, laquelle nous avons une vue unique de l'emplacement donné de SPT au pôle Sud géographique."
La première image d'un trou noir, révélé en 2019, a aidé les chercheurs à analyser des ensembles de données d'archives. Ces découvertes pourraient aider les scientifiques à formuler de nouveaux tests de la théorie de la relativité générale. Crédit :Collaboration EHT
"Avec l'incroyable résolution angulaire du télescope Event Horizon, nous pouvions observer une partie de billard jouée sur la Lune et ne pas perdre de vue le score !", a déclaré Maciek Wielgus, un astronome au Centre d'Astrophysique | Harvard et Smithsonian, Boursier de l'Initiative Trou Noir, et auteur principal du nouveau document.
"L'année dernière, nous avons vu une image de l'ombre d'un trou noir, constitué d'un croissant brillant formé par un plasma chaud tourbillonnant autour de M87*, et une partie centrale sombre, où nous nous attendons à ce que l'horizon des événements du trou noir soit, ", a déclaré Wielgus. "Mais ces résultats étaient basés uniquement sur des observations effectuées tout au long d'une fenêtre d'une semaine en avril 2017, ce qui est bien trop court pour voir beaucoup de changements."
Mais de 2009 à 2013, les chercheurs avaient pris des données de M87* avec les premiers prototypes de réseaux avant que l'ensemble des télescopes ne se joignent. Ils pourraient exploiter ces données pour savoir si la taille et l'orientation du croissant avaient changé.
Les observations 2009-2013 contiennent beaucoup moins de données que celles réalisées en 2017, rendant impossible la création d'une image. Au lieu, l'équipe EHT a utilisé une modélisation statistique pour examiner les changements dans l'apparence de M87* au fil du temps.
Instantanés du trou noir M87* obtenus par imagerie/modélisation géométrique, et le réseau de télescopes EHT en 2009-2017. Le diamètre de tous les anneaux est similaire, mais l'emplacement du côté lumineux varie. Crédit :M. Wielgus, D. Pesce et la collaboration EHT
En élargissant l'analyse aux observations 2009-2017, les scientifiques ont montré que M87* adhère aux attentes théoriques. Le diamètre de l'ombre du trou noir est resté cohérent avec la prédiction de la théorie de la relativité générale d'Einstein pour un trou noir de 6,5 milliards de masses solaires.
Mais tandis que le diamètre du croissant est resté constant, l'équipe EHT a découvert que les données cachaient une surprise :l'anneau vacille, et cela signifie une grande nouvelle pour les scientifiques. Pour la première fois, ils peuvent avoir un aperçu de la structure dynamique du flux d'accrétion si proche de l'horizon des événements du trou noir, dans des conditions de gravité extrême. L'étude de cette région est la clé pour comprendre des phénomènes tels que le lancement relativiste de jets, et permettra aux scientifiques de formuler de nouveaux tests de la théorie de la relativité générale.
Le gaz tombant sur un trou noir chauffe jusqu'à des milliards de degrés, s'ionise et devient turbulent en présence de champs magnétiques. "Parce que le flux de la matière est turbulent, le croissant semble vaciller avec le temps, " dit Wielgus. " En fait, on y voit pas mal de variations, et tous les modèles théoriques d'accrétion ne permettent pas autant d'oscillations. Cela signifie que nous pouvons commencer à exclure certains des modèles basés sur la dynamique de la source observée. »
