Première image de la base du jet d’un trou noir
En 2019, l’équipe de l’Event Horizon Telescope (EHT) a réalisé une avancée majeure en astrophysique en obtenant la première image directe d’un trou noir supermassif, plus précisément de son « ombre ». Ce trou noir, situé au centre de la galaxie M87, possède une masse estimée à 6,5 milliards de fois celle du Soleil et se trouve à 55 millions d’années-lumière de la Terre. En outre, il est connu pour émettre un jet de matière à des vitesses proches de celle de la lumière, s’étendant sur plusieurs milliers d’années-lumière.
Pour mieux comprendre la formation de ce jet, une équipe internationale dirigée par Ru-Sen Lu de l’Académie chinoise des sciences a combiné les observations de plusieurs télescopes. Cette collaboration a permis de réaliser une image capturant à la fois le trou noir et son jet, offrant ainsi un nouvel éclairage sur leurs interactions.
Les trous noirs sont des régions de l’univers où l’espace-temps est si courbé que rien ne peut s’en échapper, pas même la lumière. Lorsque la lumière passe à proximité de l’horizon des événements, elle est fortement déviée. Ces objets attirent la matière environnante, qui se regroupe en un disque d’accrétion. Les frottements à l’intérieur de ce disque génèrent une chaleur intense, rendant la matière lumineuse. Des simulations pionnières réalisées par Jean-Pierre Luminet en 1979 ont montré qu’un trou noir apparaîtrait comme un disque noir entouré d’une couronne lumineuse.
L’EHT a été conçu pour capturer l’ombre d’un trou noir en utilisant une technique d’interférométrie, qui nécessite une synchronisation précise entre plusieurs télescopes répartis sur la planète. La première cible de l’EHT était le trou noir M87*, et l’équipe a également observé celui au centre de la Voie lactée, dont l’image n’a été publiée qu’en 2022 en raison de sa complexité.
Le trou noir de M87 est remarquable non seulement par sa taille, mais aussi par le jet qu’il émet. Divers instruments, dont le télescope spatial Hubble et le réseau Alma, ont étudié ce phénomène. Cependant, ces observations n’ont pas permis de déterminer comment la base du jet se connecte au trou noir.
Pour capturer une nouvelle image du trou noir de M87, les chercheurs ont combiné les données d’Alma, du Global Millimeter VLBI Array (GMVA) et d’autres radiotélescopes. L’image obtenue présente une longueur d’onde de 3,5 millimètres, supérieure à celle de 1,3 millimètre utilisée par l’EHT.
Une observation clé est que l’anneau lumineux est 50 % plus large que celui capturé par l’EHT, ce qui suggère que le nouvel instrument détecte davantage de matière tombant dans le trou noir. De plus, cette image révèle comment la base du jet se connecte au trou noir, avec une forme parabolique conforme au modèle de Blandford-Znajek, bien que des processus supplémentaires pourraient également être impliqués.
Les futures observations devraient permettre d’approfondir la compréhension des mécanismes régissant ces jets.
Source : Pour la Science
