En avril 2019, les scientifiques ont publié la première impression d’un trou noir dans la galaxie M87 à l’aide du télescope Party Horizon (EHT). Cependant, cette réalisation remarquable n’était que le début de l’histoire scientifique à raconter.



Les données de 19 observatoires publiées aujourd’hui promettent de donner un aperçu inégalé de ce trou noir et du système qu’il alimente, et d’améliorer les tests de la théorie générale de la relativité d’Einstein.

déclare Kazuhiro Hada de l’Observatoire nationwide d’astronomie du Japon, co-auteur d’une nouvelle étude publiée dans The Astrophysical Journal Letters qui décrit le grand ensemble de données. « Mais pour tirer le meilleur parti de cette graphic remarquable, nous devons savoir tout ce que nous pouvons sur le comportement du trou noir à ce instant-là en observant sur tout le spectre électromagnétique. »



L’immense attraction gravitationnelle d’un trou noir supermassif peut propulser des jets de particules qui se déplacent presque à la vitesse de la lumière sur de vastes distances. Les jets du M87 produisent une lumière couvrant tout le spectre électromagnétique, des ondes radio à la lumière visible en passant par les rayons gamma. Ce modèle est différent pour chaque trou noir. L’identification de ce modèle donne un aperçu vital des propriétés d’un trou noir – par exemple, son spin et sa manufacturing d’énergie – mais constitue un défi car le modèle transform avec le temps.

Les scientifiques ont compensé cette variabilité en coordonnant les observations avec bon nombre des télescopes les additionally puissants du monde au sol et dans l’espace, collectant la lumière à travers le spectre. Ces observations de 2017 étaient la as well as grande campagne d’observation simultanée jamais entreprise sur un trou noir supermassif avec des jets.

Harvard & Smithsonian a participé à la campagne historique : le Submillimeter Array (SMA) à Hilo, Hawaï l’observatoire spatial de rayons X Chandra et le système de réseau de télescopes à imagerie par rayonnement très énergique (VERITAS) dans le sud de l’Arizona.

Commençant par l’image désormais emblématique de l’EHT de M87, une nouvelle vidéo emmène les téléspectateurs dans un voyage à travers les données de chaque télescope. Chaque trame consécutive montre des données sur de nombreux facteurs d’échelle de dix, à la fois des longueurs d’onde de la lumière et de la taille physique. 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. Ensuite, la vue se transforme en télescopes qui détectent la lumière seen, la lumière ultraviolette et les rayons X (Chandra). L’écran se divise pour montrer comment ces visuals, qui couvrent la même quantité de ciel en même temps, se comparent les unes aux autres. La séquence se termine en montrant ce que les télescopes gamma au sol (VERITAS), et Fermi dans l’espace, détectent à partir de ce trou noir et de son jet.

Chaque télescope fournit différentes informations sur le comportement et l’impact du trou noir de 6,5 milliards de masse solaire au centre de M87, situé à environ 55 thousands and thousands d’années-lumière de la Terre.

« Plusieurs groupes sont impatients de voir si leurs modèles correspondent à ces riches observations, et nous sommes ravis de voir toute la communauté utiliser cet ensemble de données publiques pour nous aider à mieux comprendre les liens profonds entre les trous noirs et leurs jets », dit le co-auteur Daryl Haggard de l’Université McGill à Montréal, Canada.

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 institutions du monde entier. Les observations ont été concentrées de fin mars à mi-avril 2017.

« Cet incroyable ensemble d’observations comprend plusieurs des meilleurs télescopes du monde », déclare le co-auteur Juan Carlos Algaba de l’Université de Malaisie à Kuala Lumpur, en Malaisie. « C’est un merveilleux exemple d’astronomes du monde entier travaillant ensemble à la poursuite de la science. »

Les premiers résultats montrent que l’intensité de la lumière produite par le matériau autour du trou noir supermassif de M87 était la in addition faible jamais observée. Cela a produit des circumstances idéales pour visualiser « l’ombre » du trou noir, ainsi que pour pouvoir isoler la lumière des régions proches de l’horizon des événements de ces dizaines de milliers d’années-lumière du trou noir.

La combinaison des données de ces télescopes et des observations EHT actuelles (et futures) permettra aux scientifiques de mener d’importantes pistes d’investigation dans certains des domaines d’étude les moreover importants et les in addition difficiles de l’astrophysique. Par exemple, les scientifiques prévoient d’utiliser ces données pour améliorer les assessments de la théorie d’Einstein de la relativité générale. Actuellement, les incertitudes sur le matériau tournant autour du trou noir et projeté dans les jets, en particulier les propriétés qui déterminent la lumière émise, représentent un impediment majeur pour ces checks de relativité générale.

Une issue connexe qui est abordée par l’étude d’aujourd’hui concerne l’origine des particules énergétiques appelées « rayons cosmiques », qui bombardent continuellement la Terre depuis l’espace. Leurs énergies peuvent être un million de fois as well as élevées que ce qui peut être produit dans l’accélérateur le plus puissant du monde, le grand collisionneur de hadrons. On pense que les énormes jets lancés à partir des trous noirs. sont la resource la in addition probable des rayons cosmiques les plus énergétiques, mais il y a beaucoup de concerns sur les détails, y compris les emplacements précis où les particules sont accélérées. Parce que les rayons cosmiques produisent de la lumière via leurs collisions, les rayons gamma de in addition haute énergie peuvent localiser cet endroit, et la nouvelle étude indique que ces rayons gamma ne sont probablement pas produits près de l’horizon des événements – du moins pas en 2017. Une clé pour s’installer ce débat sera une comparaison avec les observations de 2018, et les nouvelles données collectées cette semaine.

« Comprendre l’accélération des particules est vraiment essentiel pour comprendre à la fois l’image EHT et les jets, dans toutes leurs » couleurs «  », déclare le co-auteur Sera Markoff de l’Université d’Amsterdam. « Ces jets parviennent à transporter l’énergie libérée par le trou noir à des échelles as well as grandes que la galaxie hôte, comme un énorme cordon d’alimentation. Nos résultats nous aideront à calculer la quantité d’énergie transportée et l’effet des jets du trou noir sur son environnement..  »

La publication de ce nouveau trésor de données coïncide avec la course d’observation de l’EHT en 2021, qui exploite une gamme mondiale d’antennes radio, la première depuis 2018. La campagne de l’année dernière a été annulée en raison de la pandémie de COVID-19, et l’année précédente a été suspendue en raison de problèmes tactics imprévus. Cette semaine même, pendant six nuits, les astronomes de l’EHT ciblent plusieurs trous noirs supermassifs : celui de M87 encore, celui de notre galaxie appelé Sagittaire A *, et plusieurs trous noirs additionally éloignés. Par rapport à 2017, le réseau a été amélioré en ajoutant trois radiotélescopes supplémentaires : le Greenland Telescope, le Kitt Peak 12-metres Telescope en Arizona et le NOrthern Prolonged Millimeter Array (NOEMA) en France.

« Avec la publication de ces données, combinée à la reprise de l’observation et à un EHT amélioré, nous savons que de nombreux nouveaux résultats passionnants se profilent à l’horizon », déclare le co-auteur Mislav Balokovi ? de l’Université de Yale.

« Je suis vraiment ravi de voir ces résultats sortir, ainsi que mes collègues travaillant sur le SMA, dont certains ont été directement impliqués dans la collecte de certaines des données pour cette vue spectaculaire sur M87 », déclare le co-auteur Garrett Keating, un scientifique du projet Submillimeter Array. « Et avec les résultats de Sagittarius A * – le trou noir massif au centre de la Voie lactée – qui sortira bientôt, et la reprise de l’observation cette année, nous attendons avec impatience des résultats encore furthermore étonnants avec l’EHT depuis des années. venir. »