Des avancées majeures sont en vue dans l’observation des trous noirs supermassifs. Grâce à une nouvelle méthode d’imagerie, les scientifiques prévoient de capturer des images plus nettes et colorées des cœurs d’obscurité situés au centre des galaxies. Ces progrès promettent d’enrichir notre compréhension de ces phénomènes fascinants.
Les scientifiques de l’Event Horizon Telescope (EHT), un projet qui a réalisé les premières images jamais prises de l’horizon des événements de deux trous noirs supermassifs, ont annoncé que nous pourrions bientôt voir de nouvelles images des « cœurs de ténèbres » beaucoup plus nettes, colorées et détaillées.
Bientôt, nous pourrons voir les images des trous noirs supermassifs au centre des galaxies avec des détails extraordinaires, beaucoup plus nettes et avec un plus grand nombre de couleurs par communiqué à celles déjà montrées. Tout cela grâce à une nouvelle méthode de collecte de données plus efficace. En avril 2019, les scientifiques du projet international Event Horizon Telescope (EHT) ont marqué l’histoire en publiant la première image véritable et incroyable d’un trou noir, ou plutôt de son horizon des événements, la limite au-delà de laquelle rien n’échappe à la force gravitationnelle dévastatrice du cœur de ténèbres. Même pas la lumière. Pour l’occasion, ils se sont concentrés sur le géant au centre de la galaxie M87, située dans l’amas de la Vierge à 50 millions d’années-lumière de la Terre. Environ trois ans plus tard, ils ont réitéré avec l’image de Sagittarius A*, le trou noir supermassif au centre de notre Voie lactée.
Trou noir au centre de M87. Crédit : EHT
Ce qui a rendu ces images particulièrement spéciales, c’est aussi la technique utilisée par les chercheurs pour les obtenir, appelée interférométrie à base extrêmement longue (VLBI). Pour faire simple, le consortium de l’EHT se base sur un réseau de radiotélescopes dispersés à travers le monde, qui sont synchronisés pour viser un seul objectif. Ensemble, ils simulent un télescope virtuel avec une parabole aussi grande que notre planète. La quantité de données collectées par cette méthodologie est énorme ; il n’est pas surprenant que la photo de la chambre avec des tas de disques durs remplis de données téléchargées des divers observatoires, dont l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ou ALMA (essentiel pour le projet), soit devenue virale. Un autre détail qui a touché le cœur des passionnés et des chercheurs en astrophysique est que les images obtenues sont vraiment très proches des modèles établis par les physiciens théoriciens, comme la simulation de 1979 réalisée par Jean-Pierre Luminet sur la base de la théorie de la relativité d’Albert Einstein, que vous pouvez voir ci-dessous.
Crédit : La simulation d’un trou noir de Jean-Pierre Luminet Crédit : CNRS
Les images du trou noir au cœur de M87 et de Sagittarius A* sont clairement d’une portée historique, fascinantes et objectivement incroyables, mais elles présentent un problème : elles sont floues. Plus nettes que cela, elles ne pouvaient pas l’être en raison des limites technologiques atteintes. Comme l’ont expliqué les scientifiques de l’EHT, il existe deux manières d’améliorer la netteté et les détails des images des trous noirs : utiliser une parabole encore plus grande ou observer les objets à une longueur d’onde plus courte.
Le trou noir au centre de la Voie lactée Sagittarius A*. Crédit : EHT
Désormais, puisque l’array de l’EHT est basé sur un radiotélescope virtuel de la taille de la Terre, augmenter ses dimensions n’est pas du tout simple. Il faut élargir le rayon en utilisant par exemple des télescopes spatiaux, comme on essaie de le faire avec les premiers essais. La deuxième méthode, et la plus fonctionnelle, consiste à observer à une longueur d’onde plus courte. Les deux trous noirs ont été immortalisés à une longueur d’onde de 1,3 millimètre, et maintenant les scientifiques sont parvenus à la réduire à 0,87 millimètre (ce qui correspond à une fréquence d’environ 345 GHz). C’est une valeur problématique, car elle est perturbée par la vapeur d’eau, qui à cette longueur absorbe les ondes radio beaucoup plus qu’à 1,3 millimètre, compromettant ainsi la netteté de l’image. Mais les scientifiques de l’EHT ont réussi à contourner ce grave problème en éliminant le flou qui en résultait.
Le réseau de radiotélescopes. Crédit : ESO/M. Kornmesser
Les premiers tests de la technologie ont permis aux scientifiques d’obtenir des images de galaxies très éloignées avec un détail jamais vu auparavant depuis la surface terrestre. La prochaine étape sera de pointer à nouveau les trous noirs pour obtenir des détails beaucoup plus précis que ceux des travaux précédents. “Avec l’EHT, nous avons vu les premières images de trous noirs en détectant des ondes radio à la longueur d’onde de 1,3 mm, mais l’anneau lumineux que nous avons observé, formé par la lumière se courbant dans la gravité du trou noir, semblait encore flou parce que nous étions aux limites absolues de ce que nous pouvions rendre net”, a expliqué le docteur Alexander Raymond du Jet Propulsion Laboratory de la NASA. “À 0,87 mm, nos images seront plus nettes et plus détaillées, ce qui révélera probablement de nouvelles propriétés, tant celles préalablement prévues que peut-être certaines qui ne l’étaient pas”, a ajouté l’expert.
On espère également obtenir encore plus de détails et de couleurs, liés à la turbulence des gaz autour de l’horizon des événements. “Considérez l’explosion de détails supplémentaires que l’on obtient en passant des photos en noir et blanc à celles en couleur. Cette nouvelle « vision en couleur » nous permet de distinguer les effets de la gravité d’Einstein des gaz chauds et des champs magnétiques qui alimentent les trous noirs et déclenchent de puissants jets s’étendant sur des distances galactiques”, a conclu l’astrophysicien Sheperd Doeleman. Il ne reste plus qu’à attendre que les scientifiques pointez à nouveau les trous noirs pour pouvoir admirer les nouvelles et extraordinaires images attendues. Les détails de la recherche “First Very Long Baseline Interferometry Detections at 870 μm”, dédiée aux tests avec la longueur d’onde de 0,87 millimètre, ont été publiés dans la revue scientifique The Astronomical Journal.