Les télescopes se sont associés pour de nouvelles observations du trou noir M87
En avril 2019, des scientifiques ont publié la première image d'un trou noir dans la galaxie M87 à l'aide du télescope Event Horizon (EHT). Cependant, cette réalisation remarquable n'était que le début d'une histoire scientifique à raconter.
Les données de 19 observatoires, publiées la veille, promettent de fournir une compréhension sans précédent de ce trou noir et du système dans lequel il se trouve, ainsi que d'améliorer les tests de la théorie générale de la relativité d'Einstein.
«Nous savions que la première image directe d'un trou noir serait révolutionnaire», déclare Kazuhiro Hada de l'Observatoire astronomique national du Japon, co-auteur d'une nouvelle étude publiée dans Astrophysical Journal Letters qui décrit un vaste ensemble de données.
"Mais pour tirer le meilleur parti de cette merveilleuse image, nous devons savoir tout ce que nous pouvons sur le comportement du trou noir à l'époque, en observant l'ensemble du spectre électromagnétique."
L'énorme attraction gravitationnelle d'un trou noir supermassif peut mettre en mouvement des jets de particules (jets) qui se déplacent presque à la vitesse de la lumière sur de grandes distances. Les jets M87 produisent une lumière qui couvre tout le spectre électromagnétique, des ondes radio à la lumière visible et aux rayons gamma. Cette image est différente pour chaque trou noir. L'identification de ce modèle fournit un aperçu crucial des propriétés d'un trou noir - par exemple, sa rotation et sa libération d'énergie - mais est difficile car le modèle change avec le temps.
Les scientifiques ont compensé cette variabilité en coordonnant les observations avec bon nombre des télescopes les plus puissants du monde sur terre et dans l'espace, collectant la lumière à travers le spectre. Ces observations en 2017 sont devenues la plus grande campagne d'observation simultanée jamais menée sur un trou noir supermassif.
En commençant par l'image emblématique EHT M87, la nouvelle vidéo emmènera les téléspectateurs dans un voyage à travers les données de chaque télescope. Chaque trame séquentielle affiche des données sur une variété de facteurs, à la fois la longueur d'onde lumineuse et la taille physique.
La séquence commence par une image d'un trou noir en avril 2019. Il se déplace ensuite à travers les images d'autres réseaux de radiotélescopes du monde entier (SMA), se déplaçant vers l'extérieur dans le champ de vision à chaque étape. La vue se transforme ensuite en télescopes qui détectent la lumière visible, la lumière ultraviolette et les rayons X (Chandra). L'écran se divise pour montrer comment ces images, qui couvrent la même zone du ciel en même temps, se comparent les unes aux autres. La séquence se termine par montrer ce que les télescopes gamma sur Terre (VERITAS) et Fermi dans l'espace détectent dans ce trou noir.
Chaque télescope fournit différentes informations sur le comportement et l'influence du trou noir de 6,5 milliards de masse solaire au centre de M87, à environ 55 millions d'années-lumière de la Terre.
Les données ont été collectées par une équipe de 760 scientifiques et ingénieurs de près de 200 institutions, couvrant 32 pays ou régions, et utilisant des observatoires financés par des agences et des agences gouvernementales du monde entier. Les observations ont été concentrées de la fin mars à la mi-avril 2017.
Les premiers résultats montrent que l'intensité de la lumière générée par le matériau autour du trou noir supermassif M87 était la plus faible jamais observée. Cela a créé des conditions idéales pour observer «l'ombre» du trou noir, et a également permis d'isoler la lumière des régions proches de l'horizon des événements de celles qui sont à des dizaines de milliers d'années-lumière du trou noir.
La combinaison des données de ces télescopes et des observations actuelles (et futures) permettra aux scientifiques de mener des recherches importantes dans certains des domaines les plus importants et les plus difficiles de l'astrophysique. Par exemple, les scientifiques prévoient d'utiliser ces données pour améliorer les tests de la théorie générale de la relativité d'Einstein.
Actuellement, l'incertitude sur le matériau en orbite autour du trou noir et éjecté par les jets, en particulier les propriétés qui déterminent la lumière émise, pose un sérieux obstacle à ces tests de relativité générale.
Les énormes jets tirés des trous noirs, comme ceux montrés dans les images d'aujourd'hui, sont considérés comme la source la plus probable des rayons cosmiques les plus énergétiques, mais il y a beaucoup de questions sur les détails, y compris les endroits exacts où les particules accélèrent.
Étant donné que les rayons cosmiques produisent de la lumière par leurs collisions, les rayons gamma les plus énergétiques peuvent localiser cet endroit, et de nouvelles recherches montrent que ces rayons gamma ne sont probablement pas produits près de l'horizon des événements - du moins pas en 2017. ... La clé pour résoudre ce débat sera la comparaison avec les observations de 2018 et les nouvelles données collectées cette semaine.