Vu pour la première fois en lumière polarisée, cette nouvelle vue du monstre tapi au cœur de la Voie lactée a révélé une structure de champ magnétique étonnamment similaire à celle du trou noir au centre de la galaxie M87, suggérant qu'un fort champ magnétique les champs peuvent être communs à tous les trous noirs. Cette similitude fait également allusion à un jet caché dans Sgr A*.

Les résultats ont été publiés dans The Astrophysical Journal Letters. .

Les scientifiques ont dévoilé la première image de Sgr A*, situé à environ 27 000 années-lumière de la Terre, en 2022, révélant que même si le trou noir supermassif de la Voie lactée est plus de mille fois plus petit et moins massif que celui de M87, il y ressemble remarquablement. .

Cela a amené les scientifiques à se demander si les deux partageaient des traits communs en dehors de leur apparence. Pour le savoir, l’équipe a décidé d’étudier Sgr A* en lumière polarisée. Des études antérieures sur la lumière autour de M87* ont révélé que les champs magnétiques autour du géant du trou noir lui permettaient de renvoyer de puissants jets de matière dans l'environnement. S'appuyant sur ce travail, les nouvelles images ont révélé que la même chose pourrait être vraie pour Sgr A*.

"Ce que nous constatons maintenant, c'est qu'il existe des champs magnétiques puissants, tordus et organisés près du trou noir au centre de la Voie lactée", a déclaré Sara Issaoun, membre du programme de bourses Hubble de la CfA NASA, Einstein Fellow, Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO). ) astrophysicien et co-responsable du projet.

"En plus du fait que Sgr A* ait une structure de polarisation étonnamment similaire à celle observée dans le trou noir M87*, beaucoup plus grand et plus puissant, nous avons appris que des champs magnétiques forts et ordonnés sont essentiels à la façon dont les trous noirs interagissent avec le gaz et la matière qui les entourent. eux."

La lumière est une onde électromagnétique oscillante ou en mouvement qui nous permet de voir des objets. Parfois, la lumière oscille dans une orientation privilégiée, et nous l’appelons « polarisée ». Bien que la lumière polarisée nous entoure, aux yeux humains, elle est impossible à distinguer de la lumière « normale ».

Dans le plasma autour de ces trous noirs, les particules tourbillonnant autour des lignes de champ magnétique confèrent un motif de polarisation perpendiculaire au champ. Cela permet aux astronomes de voir avec des détails de plus en plus vifs ce qui se passe dans les régions des trous noirs et de cartographier leurs lignes de champ magnétique.

"En imaginant la lumière polarisée d'un gaz chaud et incandescent à proximité des trous noirs, nous déduisons directement la structure et la force des champs magnétiques qui guident le flux de gaz et de matière dont le trou noir se nourrit et éjecte", a déclaré Harvard Black Hole Initiative et Angelo Ricarte, co-responsable du projet. "La lumière polarisée nous en apprend beaucoup plus sur l'astrophysique, les propriétés du gaz et les mécanismes qui se produisent lorsqu'un trou noir se nourrit."

Mais imager des trous noirs dans une lumière polarisée n'est pas aussi simple que de mettre une paire de lunettes de soleil polarisées, et cela est particulièrement vrai pour Sgr A*, qui change si vite qu'il ne reste pas immobile pour les photos. L'imagerie du trou noir supermassif nécessite des outils sophistiqués au-delà de ceux précédemment utilisés pour capturer M87*, une cible beaucoup plus stable.

Paul Tiede, chercheur postdoctoral au CfA et astrophysicien au SAO, a déclaré :« Il est passionnant que nous ayons pu créer une image polarisée de Sgr A*. La première image a nécessité des mois d'analyse approfondie pour comprendre sa nature dynamique et dévoiler sa structure moyenne. »

"La création d'une image polarisée ajoute au défi de la dynamique des champs magnétiques autour du trou noir. Nos modèles prédisaient souvent des champs magnétiques très turbulents, ce qui rendait extrêmement difficile la construction d'une image polarisée. Heureusement, notre trou noir est beaucoup plus calme, ce qui rend la première image possible."

Les scientifiques sont ravis d’avoir des images des deux trous noirs supermassifs en lumière polarisée, car ces images et les données qui les accompagnent offrent de nouvelles façons de comparer et de contraster les trous noirs de différentes tailles et masses. À mesure que la technologie s'améliore, les images révéleront probablement encore plus de secrets sur les trous noirs et leurs similitudes ou différences.

Michi Bauböck, chercheur postdoctoral à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, a déclaré :« M87* et Sgr A* sont différents sur plusieurs points importants :M87* est beaucoup plus gros et il attire la matière de son environnement à un rythme beaucoup plus rapide. . Ainsi, nous aurions pu nous attendre à ce que les champs magnétiques soient également très différents, mais dans ce cas, ils se sont révélés assez similaires, ce qui peut signifier que cette structure est commune à tous les trous noirs."

"Une meilleure compréhension des champs magnétiques à proximité des trous noirs nous aide à répondre à plusieurs questions ouvertes, depuis la façon dont les jets sont formés et lancés jusqu'à la puissance des éruptions lumineuses que nous voyons dans la lumière infrarouge et les rayons X. "

L'EHT a effectué plusieurs observations depuis 2017 et devrait observer à nouveau Sgr A* en avril 2024. Chaque année, les images s'améliorent à mesure que l'EHT intègre de nouveaux télescopes, une plus grande bande passante et de nouvelles fréquences d'observation. Les extensions prévues pour la prochaine décennie permettront de réaliser des films haute fidélité de Sgr A*, pourraient révéler un jet caché et pourraient permettre aux astronomes d'observer des caractéristiques de polarisation similaires dans d'autres trous noirs. Pendant ce temps, l'extension de l'EHT dans l'espace fournira des images des trous noirs plus nettes que jamais.

La CfA mène plusieurs initiatives majeures visant à améliorer considérablement l’EHT au cours de la prochaine décennie. Le projet EHT de nouvelle génération (ngEHT) entreprend une mise à niveau transformatrice de l'EHT, visant à mettre en ligne plusieurs nouvelles antennes paraboliques, à permettre des observations multicolores simultanées et à augmenter la sensibilité globale du réseau.

L'extension ngEHT permettra au réseau de réaliser des films en temps réel de trous noirs supermassifs à l'échelle de l'horizon des événements. Ces films résoudront la structure et la dynamique détaillées à proximité de l'horizon des événements, mettant en évidence les caractéristiques gravitationnelles de « champ fort » prédites par la relativité générale ainsi que l'interaction de l'accrétion et du lancement d'avions relativistes qui sculptent des structures à grande échelle dans l'univers. /P>

Pendant ce temps, le concept de mission Black Hole Explorer (BHEX) étendra l’EHT dans l’espace, produisant les images les plus nettes de l’histoire de l’astronomie. BHEX permettra la détection et l'imagerie de « l'anneau de photons », un anneau pointu formé par une émission fortement lentille autour des trous noirs.

Les propriétés d'un trou noir sont imprimées sur la taille et la forme de l'anneau de photons, révélant les masses et les spins de dizaines de trous noirs, montrant à leur tour comment ces objets étranges grandissent et interagissent avec leurs galaxies hôtes.