Et deux! Plus de 300 chercheurs de 80 institutions, réunis dans l’ambitieux programme de radioastronomie Event Horizon Telescope (EHT), ont reproduit un exploit scientifique majeur : photographier – ou plutôt, imager – un trou noir supermassif. Le premier était M87*, le trou noir au centre de la galaxie Messier 87, à 55 millions d’années-lumière, découvert le 10 avril 2019. Cette fois l’objet est beaucoup plus proche car il est « le nôtre ». le trou noir supermassif Sagittarius A*, situé à seulement 27 000 années-lumière de la Terre, au centre de la Voie lactée. C’est une nouvelle preuve tangible de l’existence de ces géants, prédits par les lois de la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein, mais qui restent les objets les plus mystérieux de l’univers car les plus difficiles à observer.
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Et pour cause : ces monstres gravitationnels déforment non seulement l’espace, mais aussi le temps, qui ralentit autour d’eux. Leur surface est une frontière immatérielle, poétiquement appelée « horizon des événements », d’où rien ne s’échappe, pas même la lumière. Ces objets célestes sont complètement invisibles. Et pourtant ils ne sont pas impossibles à deviner, car ces monstres spatiaux attirent vers eux toutes sortes de matières, dont d’énormes nuages gazeux qui forment des « disques d’accrétion ». Ces derniers, extrêmement chauds et lumineux, émettent un rayonnement caractéristique qui trahit la position des trous noirs. C’est grâce à ces gaz que le consortium international d’astronomes EHT a pu voir M87*, et maintenant Sagittarius A*.
Les deux images sont des trous noirs supermassifs. M87* (à gauche) et Sagittaire A* (à droite). Une similitude « frappante », expliquent les chercheurs.
ISE/ESO
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« Nous avons trouvé un anneau de gaz similaire à celui de M87*, quoique plus impressionnant que prévu », explique Vincent Pietou, astronome et chercheur à l’Institut de radioastronomie millimétrique (Iram) de Grenoble, situé au cœur du projet EHT. Nous sommes tous ravis de cette découverte. et cette annonce, qui confirme que l’objet au centre de notre galaxie est très compact et qu’il s’agit bien d’un trou noir, ce qui a été théoriquement prouvé, mais nous n’étions pas sûrs à 100 %. sûr de. » Avec cette confirmation, les chercheurs pourront désormais réaliser des tests plus précis des étoiles en orbite proche du trou noir supermassif, et ainsi améliorer notre connaissance du centre de notre galaxie et, surtout, tester plus finement la théorie de la relativité générale d’Einstein. ou encore « Tout le monde voulait trouver des trous noirs, l’un des plus grands mystères de la physique. Cette image nous a emmenés aux limites de nos connaissances. Aussi fou que cela puisse paraître, c’est au bord des trous noirs que nos capacités de mesure sont étudiées, et nous ne savons pas si nous pourrons jamais franchir cette limite », écrit l’astrophysicien Heino Falke, co-fondateur du projet EHT, dans son livre. Light in the Dark (Buchet-Chastel), paru en janvier 2022.
Le Sagittaire A* était bien caché
Les chercheurs de l’EHT compensent donc la (légère) déception des passionnés d’astronomie qui attendaient tous l’image du Sagittaire A* 2019 et ont été surpris de trouver M87*. En effet, les données pour capturer Sagittaire A* ont bien été collectées en 2017 en même temps que M87*. Mais leur analyse s’est avérée plus compliquée. « Le Sagittaire A* est plus proche, mais il est aussi 1 500 fois moins massif que M87* – 4,14 millions de masses solaires contre 6 milliards – mais sa masse plus petite signifie que le temps caractéristique autour de lui est 1 000 fois plus rapide », explique Vincent Pieto. En d’autres termes, l’environnement autour de Sagittarius A* était beaucoup plus fluide qu’autour de M87*, et obtenir une image claire et nette avec un temps d’observation de seulement 8-10 heures a nécessité de nombreux calculs correctifs.
Le radiotélescope IRAM de 30 mètres situé à plus de 2800 mètres d’altitude à Pico Veleta dans la Sierra Nevada espagnole. C’est le radiotélescope à antenne unique le plus sensible au monde.
IRAM/EHT
De plus, puisque le Sagittaire A* est au centre de notre galaxie, il y a plus d’obstructions dans la ligne de visée entre la Terre et la Terre, y compris les nuages de plasma. « Ils ont masqué la lumière que nous voulions voir, et même si l’effet était modeste, cela a rendu difficile le traitement de l’information car nous voulions avoir un degré élevé de certitude, nous avons donc pris notre temps et fait toutes les vérifications nécessaires, détaillées Nous avons donc commencé par le plus simple, M87* avant de nous attaquer au Sagittaire A*. Et puis la crise du Covid a frappé, ce qui a également contribué au retard du projet. Mais ce jeudi 12 mai, les chercheurs de l’EHT peuvent enfin découvrir l’image d’un trou noir supermassif, ainsi que publier plus de dix articles scientifiques majeurs, dont six « articles conjoints », quatre « articles officiels » et des « articles relatifs ». . « Je les ai tous imprimés et les ai mis sur mon bureau. Je peux vous dire que tout cela est une excellente pile d’articles scientifiques ! Vincent Pieto rit.
Projet EHT, la quintessence de la coopération internationale
Pour atteindre ces objectifs, environ 300 chercheurs ont utilisé un réseau de 11 télescopes dispersés aux quatre coins de la planète, même si tous n’ont pas participé à deux observations. Deux d’entre eux, dont ceux du plateau de Bure en France, n’ont pas participé aux observations jusqu’en 2019. du Groenland n’ont participé qu’aux observations de M87* », ajoute l’astronome. Mais en combinant les données de huit observatoires différents, les chercheurs ont tout de même simulé la puissance d’un seul télescope d’un diamètre de 10 000 kilomètres, supérieur à la distance entre Paris et Tokyo, leur permettant d’atteindre une précision sans précédent. C’est grâce à cette technique que le projet EHT a pu voir les trous noirs supermassifs au centre de la galaxie Messier et la nôtre. Mais avant d’y parvenir, les chercheurs ont dû s’armer de patience. D’abord parce que ces différentes stations de radioastronomie sont très sollicitées par la communauté astronomique, et aussi parce que les conditions météorologiques devaient être optimales – le ciel sans pluie et sans nuages – et ce en même temps pour tous les télescopes.
Le projet Event Horizon Telescope (EHT) rassemble des télescopes du monde entier – de l’Europe au pôle Sud, en passant par le Chili et Hawaï. Carte des télescopes utilisés pour les observations entre 2017 et 2020.
NRAO
Ensuite, il a fallu assurer la synchronisation des signaux reçus par chacune des antennes, avec une précision au dixième de milliardième de seconde. Les chercheurs en ont été convaincus par les horloges atomiques installées dans chaque observatoire, ainsi qu’en calculant la localisation géographique de toutes les stations avec une précision de quelques fractions de millimètre, ce qui nécessitait de prendre en compte des paramètres aussi subtils que la dérive des continents… Les chercheurs ont également a dû collecter la plus grande quantité de données collectées dans l’histoire de la science, qui se mesure en pétaoctets – des millions de gigaoctets – stockés sur des milliers de disques durs. Enfin, ils les ont analysés à l’aide de supercalculateurs, qui ont mis plusieurs mois à traiter par eux-mêmes la montagne de données et à obtenir enfin les premiers pixels. « Ce travail montre l’intérêt d’une coopération quasi internationale, car si nous, pays et chercheurs, n’avions pas mutualisé nos ressources, nous n’aurions jamais atteint un tel résultat », souligne Vincent Pieto. Un message d’autant plus important en cette période de guerre en Ukraine et de tension internationale toujours croissante.
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Le travail de l’EHT vient de commencer, puisque la phase suivante consistera à « combattre les mouvements des images reçues » et à réaliser à moyen terme un film d’une dizaine d’heures, permettant de voir l’évolution du Sagittaire A*. , ou plutôt les disques d’accrétion flamboyant autour d’elle. Avant cela, les astronomes tenteront également de publier une image encore plus précise de M87*, qui montrera des jets de gaz éjectés par un trou noir.
Victor García
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Grand fan de mangas et d’animes, je n’aime bien écrire qu’à propos de ses sujets, c’est pour ca que j’écris pour 5 minutes d’actus. Au quotidien de décortique, donne mes avis sur les différents épisodes et chapitres des mangas que j’aime lire.