Un trou noir presque inimaginable est situé au cœur de la Voie lactée. Mais bien sûr, personne n'en a jamais vu (en quelque sorte, plus à ce sujet plus tard): Tout est basé sur des preuves autres que l'observation directe.
La SMBH de la Voie lactée est appelée Sagittaire A * (Sgr. A *) et elle est environ 4 millions de fois plus massive que le Soleil. Les scientifiques le savent parce que nous pouvons observer l'effet qu'il a sur la matière qui s'en rapproche trop. Maintenant, nous avons l'une de nos meilleures vues à ce jour sur Sgr. A *, grâce à une équipe de scientifiques utilisant une technique appelée interférométrie.
Comme Sgr. La puissante gravité d'A * attire le gaz et la poussière vers elle, le gaz et la poussière tourbillonnent autour du trou. Une énorme quantité d'énergie est rayonnée d'une manière ou d'une autre, que les astronomes peuvent voir. Mais les astronomes ne savent pas exactement ce qui libère cette énergie. Provient-elle du matériau tourbillonnant? Ou est-ce que ça vient de jets de matériel qui s'éloignent du trou?
"La source du rayonnement de Sgr A * est débattue depuis des décennies."
Michael Johnson du Centre d'astrophysique | Harvard et Smithsonian (CfA)
«La source du rayonnement de Sgr A * fait l'objet de débats depuis des décennies», explique Michael Johnson du Center for Astrophysics | Harvard et Smithsonian (CfA). «Certains modèles prédisent que le rayonnement provient du disque de matière avalée par le trou noir, tandis que d'autres l'attribuent à un jet de matière s'éloignant du trou noir. Sans une vue plus nette du trou noir, nous ne pouvons exclure aucune de ces possibilités. »
Donc, comprendre les trous noirs signifie que les astronomes doivent voir plus clairement la région du trou. Mais les événements de Sgr. A * sont masqués par des nuages d'électrons bosselés entre nous et le centre de la galaxie. Et ces nuages brouillent et déforment notre vision du trou noir.
Une équipe d'astronomes a réussi à regarder à travers ces nuages d'électrons pour voir plus clairement ce qui se passe à Sgr. UNE*. L'équipe est dirigée par
Sara Issaoun, doctorante à l'Université Radboud, et voir Sgr. Dans le quartier de A *, ils se sont appuyés sur une technique appelée Very Long Baseline Interferometry (VLBI).
Le résultat? Une de nos images les plus claires à ce jour de ce qui se passe dans le trou noir supermassif de notre galaxie.
L'interférométrie est la technique consistant à exploiter plusieurs télescopes ensemble pour imager plus efficacement un objet distant. Plus les «oscilloscopes sont éloignés l'un de l'autre, plus la ligne de base est longue et plus l'ouverture effective est grande. Avec le VLBI, utilisé dans cette recherche, les télescopes individuels couvrent le globe, créant une sorte énorme de télescope virtuel.
Mais il y a eu d'autres interféromètres, et ils n'ont pas vu Sgr. A * clairement. L'équipe derrière cette étude a fait un autre progrès en interférométrie. Ils ont équipé le puissant ALMA (Atacama Large Millimeter Array) au Chili d'une nouvelle électronique, appelée système de phasage. Cela a permis à ALMA, qui est déjà un interféromètre, de rejoindre un réseau de 12 autres télescopes appelés GMVA (Global 3mm VLBI Array). Comme son nom l'indique, GMVA est déjà un interféromètre à très longue ligne de base. Ainsi, rejoindre GMVA avec ALMA crée une sorte de Super VLBI.
"... nous regardons cette bête d'un point de vue très spécial."
Heino Falcke, professeur de radioastronomie à l'Université Radboud.
«ALMA est en soi une collection de plus de 50 antennes radio. La magie du nouveau système de phasage ALMA est de permettre à tous ces plats de fonctionner comme un seul télescope, qui a la sensibilité d'un seul plat de plus de 75 mètres de diamètre. Cette sensibilité, et son emplacement élevé dans les Andes, le rendent parfait pour cette étude Sgr A * », explique Shep Doeleman du CfA, qui était chercheur principal du projet ALMA Phasing.
"La percée dans la qualité d'image est due à deux facteurs", explique Lindy Blackburn, radio-astronome au CfA. «En observant à des fréquences élevées, la corruption d'image du matériau interstellaire était moins importante et en ajoutant de l'ALMA, nous avons doublé le pouvoir de résolution de notre instrument.»
Alors, que les scientifiques ont-ils appris de cette innovation? Comment ces images supérieures les ont aidés à comprendre notre trou noir supermassif, Sgr. UNE*?
Les nouvelles images montrent que le rayonnement de Sgr A * a une morphologie symétrique et est plus petit que prévu - il s'étend sur un simple 300 millionième de degré. «Cela peut indiquer que l'émission radio est produite dans un disque de gaz infaillible plutôt que par un jet radio», explique Issaoun, qui a testé des simulations informatiques contre les images. «Cependant, cela ferait de Sgr A * une exception par rapport aux autres trous noirs radio-émetteurs. L'alternative pourrait être que le jet radio pointe vers nous presque directement. »
Il y a beaucoup de débats autour de l'énergie rayonnée par Sgr. A *, qu'il s'agisse ou non d'un matériau tourbillonnant et chauffé dans le disque d'accrétion, ou de jets de matériau dirigés loin du trou. Cela pourrait dépendre de notre point de vue.
Le superviseur d'Issaoun est Heino Falcke, professeur de radioastronomie à l'Université Radboud. Falcke a été surpris par ce résultat et l'année dernière, Falcke aurait considéré ce nouveau modèle de jet peu plausible. Mais récemment, un autre groupe de chercheurs est parvenu à une conclusion similaire en utilisant le très grand interféromètre de télescopes de l'ESO et une technique indépendante. "Peut-être que cela est vrai après tout", conclut Falcke, "et nous regardons cette bête d'un point de vue très spécial."
Les astronomes n’en ont pas fini avec Sgr. Un * encore. Ils prévoient de mieux en mieux regarder le trou noir supermassif. «Les premières observations de Sgr A * à 86 GHz datent d'il y a 26 ans, avec seulement une poignée de télescopes. Au fil des ans, la qualité des données s'est constamment améliorée à mesure que de nouveaux télescopes se joignent », explique J. Anton Zensus, directeur de l'Institut Max Planck de radioastronomie.
Ensuite, le télescope Event Horizon.
L'EHT est une collaboration internationale conçue pour enquêter sur l'environnement immédiat d'un trou noir. Ce n'est pas un télescope, mais plutôt un système lié de radiotélescopes à travers le monde travaillant tous ensemble en utilisant l'interférométrie. En mesurant l'énergie électromagnétique de la région entourant le trou noir avec plusieurs antennes paraboliques à plusieurs endroits, certaines des propriétés de la source peuvent être dérivées.
Les astronomes ont passé quatre ans à utiliser l'EHT pour étudier le trou noir supermassif Sgr. Cette période s'est terminée en avril 2017, mais une équipe de 200 scientifiques et ingénieurs travaille toujours sur les données. Jusqu'à présent, ils n'ont publié qu'une image de modèle informatique de ce qu'ils espèrent voir.
Michael Johnson est optimiste. "Si ALMA a le même succès en rejoignant le télescope Event Horizon à des fréquences encore plus élevées, alors ces nouveaux résultats montrent que la diffusion interstellaire ne nous empêchera pas de regarder jusqu'à l'horizon des événements du trou noir."
Les résultats de l’équipe ont été publiés dans le Astrophysical Journal.
Sources:
- Communiqué de presse: Lever le voile sur le trou noir au cœur de notre galaxie
- Document de recherche: La taille, la forme et la diffusion du Sagittaire A * à 86 GHz: premier VLBI avec ALMA
- Space Magazine: voici à quoi pourraient ressembler les premières images de l'événement Horizon
- Entrée Wikipédia: Sagittaire A *
- Observatoire ALMA
