Des astronomes viennent de mettre au point un trou noir captivant
Fini le beignet enflammé.
Lorsque les astronomes ont montré au monde leur premier regard sur un trou noir supermassif en 2019, l’image a été comparée à un beignet spatial enflammé.
Mais l’équipe a publié une nouvelle image plus nette du trou noir qui se cache au centre de la galaxie Messier 87, avec son trou noir plus clairement défini.
Avec l’aide de l’intelligence artificielle, certains des chercheurs ont travaillé ensemble pour tirer parti de la pleine résolution du réseau de radiotélescopes qui l’ont capturé, nettoyant les données pour exposer un centre sombre plus abondant, entouré d’un anneau de gaz brillant.
« Puisque nous ne pouvons pas étudier les trous noirs de près, le détail d’une image joue un rôle essentiel dans notre capacité à comprendre son comportement », a déclaré Lia Medeiros de l’Institute for Advanced Study dans un communiqué.. Elle est l’auteur principal d’une nouvelle étude sur la technique publiée dans The Astrophysical Journal Letters.
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Jusqu’à il y a quatre ans, toute représentation d’un trou noir n’était qu’une interprétation artistique ou un modèle informatique de ce à quoi pourrait ressembler le phénomène de rotation et de flexion de l’espace-temps. Cette image, cependant, est la vraie affaire, chaque pixel représentant un effort herculéen : des centaines de scientifiques dans le monde entier, collectant, traitant et rassemblant des fragments de données.
Bien que les trous noirs soient par définition invisibles – la lumière ne peut pas voyager assez vite pour échapper à leurs griffes – l’objet cosmique s’est révélé en silhouette : ce qui est montré sur l’image est en fait l’ombre du trou, entourée par la lueur brillante du gaz et des débris tourbillonnant autour de son périmètre.
Ce trou noir supermassif, surnommé M87 *, se trouve à environ 53 millions d’années-lumière dans la constellation de la Vierge. Mais les astronomes l’ont ciblé avant de tenter d’imaginer le trou noir au centre de notre propre galaxie, Sagittaire A *, en raison de son énorme taille. Ils ont estimé qu’il est aussi grand que notre système solaire à huit planètes et pèse plusieurs milliards de fois la masse du soleil.
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Pour collecter l’énorme quantité de données nécessaires au traitement de l’image d’origine, le groupe Event Horizon Telescope a utilisé une interférométrie à très longue base, qui synchronise les antennes paraboliques du monde entier et tire parti de la rotation de la Terre pour former un télescope virtuel de la taille d’une planète.
Mais comme il n’est pas possible de couvrir toute la surface de la planète avec des télescopes, des lacunes existent dans les données, comme des pièces de puzzle manquantes. C’est là qu’une nouvelle technique, appelée PRIMO, est entrée en jeu.
PRIMO, abréviation de modélisation interférométrique à composantes principales, s’appuie sur l’apprentissage par dictionnaire, une branche de l’apprentissage automatique qui permet aux ordinateurs de générer des règles basées sur de grands ensembles de matériel de formation. Les ordinateurs ont analysé plus de 30 000 images simulées de trous noirs, étudiant comment estimer les pièces manquantes de l’image.
La technique pourrait être utilisée pour d’autres observations du télescope Event Horizon, selon l’équipe, y compris celles de Sgr A *, le trou noir supermassif de notre propre galaxie. Les astronomes ont publié l’année dernière une image du centre de la Voie lactée.
Ne considérez pas la nouvelle image M87 * comme une amélioration de l’image de 2019, mais une reconstruction indépendante utilisant exactement les mêmes données, a déclaré Tod Lauer, un collaborateur du projet de NOIRlab. Une étude approfondissant l’algorithme a été publié dans The Astrophysical Journal en février.
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Les trous noirs sont parmi les choses les plus insaisissables dans l’espace. Le type le plus courant, appelé trou noir stellaire, est souvent considérée comme le résultat de la mort d’une énorme étoile dans une explosion de supernova. Le matériau de l’étoile s’effondre alors sur lui-même, se condensant en une zone relativement petite.
Mais comment les trous noirs supermassifs, des millions à des milliards de fois plus massives que le soleil, la forme est encore plus mystérieuse. De nombreux astrophysiciens et cosmologistes pensent que ces mastodontes se cachent au centre de pratiquement toutes les galaxies. Les observations récentes du télescope spatial Hubble ont renforcé la théorie selon laquelle les trous noirs supermassifs prennent naissance dans les noyaux poussiéreux des galaxies en étoile, où de nouvelles étoiles sont rapidement produites, mais les scientifiques étudient toujours le phénomène.
Les trous noirs n’ont pas de surface, comme sur une planète ou une étoile. Au lieu de cela, ils ont une limite appelée « horizon des événements » – un point de non-retour. Si quelque chose s’approche trop près, il tombera dedans, sans jamais échapper à l’attraction gravitationnelle du trou.
L’image retraitée de M87* met cette limite encore plus au point. Dans une interview avec Indigo Buzz en 2019, l’astrophysicienne Misty Bentz, qui étudie les trous noirs à la Georgia State University, a souligné l’importance que les humains puissent désormais voir la preuve d’un horizon des événements.
Le gaz le plus chaud et le plus pressé se trouve juste au bord de l’horizon des événements, destiné à bientôt disparaître dans l’abîme.
« C’est le dernier petit cri du gaz jusqu’à ce que nous ne puissions plus l’entendre crier », a-t-elle déclaré.
