Découvrez le trou noir supermassif de la Voie lactée sur la toute première photo

Les astronomes ont révélé l’invisible.

Les astronomes ont enfin vu le centre de la galaxie de la Voie lactée, démasquant un trou noir géant, un vortex céleste à 26 000 années-lumière de la Terre qui devrait autrement être caché à la vue.

Une équipe internationale de chercheurs a publié jeudi un instantané du trou noir supermassif connu sous le nom de Sagittaire A *, espionné grâce à la puissance de huit antennes radio reliées du monde entier qui, ensemble, peuvent pénétrer à travers les nuages ​​​​de gaz dans l’espace. Bien que les trous noirs soient par définition invisibles – la lumière ne peut pas voyager assez vite pour échapper à leurs griffes – le Sagittaire A* s’est révélé sous la forme d’une ombre noire entourée par la lueur brillante du gaz et des débris tourbillonnant autour de son périmètre.

La photo montrait une région dans l’espace lointain rappelant une éclipse solaire – un cercle assombri, enveloppé d’un flou de lumière rouge-orange rayonnant. L’image a été colorisée pour que les yeux humains puissent la percevoir.

Jusqu’à il y a trois 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. Cet objet, vu sur la photo en haut de cette histoire, est la vraie affaire, chaque pixel représentant un effort herculéen : des centaines de scientifiques de 80 institutions à travers le monde, travaillant ensemble pour collecter, traiter et reconstituer des fragments de données.

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La percée a également été publiée dans la revue scientifique journal Astrophysical Journal Letters. Porte-parole du télescope Event Horizonla collaboration internationale de 300 scientifiques qui ont travaillé sur l’exploit, a organisé des conférences de presse simultanées dans au moins sept pays pour partager les nouvelles, y compris aux États-Unis au National Press Club dans la capitale nationale.

L’image du Sagittaire A*, prononcé « Sagittarius A-Star », est une réalisation monumentale, la deuxième fois que des scientifiques ont franchi la barrière de l’invisibilité pour entrevoir un trou noir. La première photo, révélée en avril 2019, montrait le trou noir qui réside au centre de la galaxie Messier 87, une cible plus facile à capturer en raison de sa taille, bien qu’elle soit beaucoup plus éloignée, à environ 53 millions d’années-lumière. Les astronomes disent que le trou noir, surnommé M87 *, est aussi grand que le système solaire à huit planètes de la Terre.

La deuxième photo fournit une confirmation puissante à la communauté scientifique, a déclaré Feryal Özel, professeur d’astronomie et de physique à l’Université de l’Arizona.

« Maintenant, nous savons que ce n’était pas une coïncidence – ce n’était pas un aspect de l’environnement qui ressemblait à l’anneau que nous nous attendions à voir », a-t-elle déclaré lors de l’événement à Washington, DC « Nous savons maintenant que , dans les deux cas, ce que nous voyons est le cœur du trou noir, le point de non-retour. Ces deux images se ressemblent parce qu’elles sont la conséquence des forces fondamentales de la gravité.

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Sagittarius A *, ou Sgr A * en abrégé, est considérablement plus petit, à environ 27 millions de kilomètres de diamètre, mais ce n’est pas un pipsqueak. Les scientifiques estiment qu’il est 4 millions de fois plus massif que le soleil. Pour rendre un nombre difficile à saisir encore plus insondable, imaginez ceci : la masse du soleil est égale à 333 000 Terres.

Sa maison, la Voie lactée, une galaxie spirale, est assez plate, mais le centre s’enfonce là où se trouve le trou noir supermassif. Tout autour, des étoiles filent dans des directions variées. Mais le trou, souvent anthropomorphisé dans la culture pop comme un monstre spatial, est en fait assez « doux », disent les chercheurs, consommant relativement peu de son environnement.

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 que les trous noirs stellaires typiques. 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 tentent toujours de résoudre le problème.

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 », C’est un point de non-retour. Si quelque chose s’approche trop près, il tombera dedans, sans jamais échapper à l’attraction gravitationnelle du trou.

Si M87* a offert la preuve que les trous noirs n’étaient pas de la science-fiction, Sgr A* est le témoignage de décennies de science observationnelle croissante. Avant la première photo de trou noir, les scientifiques ont déduit la présence d’un trou dans l’espace en détectant son impact sur les étoiles et le gaz à proximité. Albert Einstein, dont la théorie de la relativité générale a prédit les trous noirs il y a plus d’un siècle, et Stephen Hawking, un cosmologiste qui a consacré une grande partie de sa carrière à prouver mathématiquement leur existence, font partie des nombreuses personnalités qui ont ouvert la voie à la révélation de jeudi.

Si M87* a offert la preuve que les trous noirs n’étaient pas de la science-fiction, Sgr A* est le témoignage de décennies de science observationnelle croissante.

Sgr A* est excitant pour les scientifiques parce que c’est ordinaire, a déclaré Michael Johnson du Harvard Smithsonian Center for Astrophysics. le trou noir supermassif central est représentatif de nombreux autres dans l’univers, permettant aux experts d’en savoir plus sur ces mystérieux objets spatiaux.

Malgré leurs similitudes visuelles – un beignet enflammé par rapport à un autre beignet enflammé – les deux trous noirs ne pourraient pas être plus différents, ont déclaré les scientifiques. M87* accumule de la matière à un rythme nettement plus rapide, mais le trou noir central de la Voie lactée change d’apparence plus rapidement : il ne faut que quelques minutes au gaz pour l’orbiter complètement, alors qu’une orbite autour de son prédécesseur dure environ deux semaines.

De plus, le premier trou noir photographié lance un énorme jet de rayonnement qui s’étend jusqu’aux confins de sa galaxie, contrairement à Sgr A*.

Pour collecter l’énorme quantité de données nécessaires au traitement de la nouvelle image, le télescope Event Horizon a utilisé une technique appelée interférométrie à très longue base, qui synchronise les observatoires du monde entier et tire parti de la rotation de la Terre pour former un télescope virtuel de la taille d’une planète. . Ensemble, les instruments ont pu voir le ciel avec une vue comparable à celle nécessaire pour lire un journal à New York depuis Paris, selon l’organisation.

Au moment de l’annonce du trou noir de 2019, les collaborateurs d’Event Horizon Telescope ont déclaré qu’ils avaient également tenté de créer une image de ce trou noir supermassif, mais l’équipe n’avait pas été en mesure d’obtenir une image claire. Comme l’un des trous noirs supermassifs les plus étudiés dans l’univers, cela a déçu de nombreux astrophysiciens qui aspiraient à contempler le nombril de notre galaxie.

« Pour moi personnellement, je l’ai rencontré il y a 20 ans et je l’ai adoré et j’ai essayé de le comprendre depuis », a déclaré Özel jeudi.

Cette fois-ci, les scientifiques ont ajouté le télescope du pôle Sud, qui n’était pas utilisé sur la photo M87*, au réseau de télescopes virtuels pour améliorer la résolution de leur imagerie. Les chercheurs ont recueilli cinq pétaoctets de données, soit environ 2,5 billions de pages de texte imprimépour saisir ne serait-ce qu’une lueur de ce trou noir, a déclaré Dom Pesce, membre de l’équipe du télescope.

Autrement dit, c’est la quantité équivalente de données dans environ 100 millions de vidéos TikTok, a déclaré Vincent Fish, chercheur au MIT Haystack Observatory. C’est beaucoup trop pour diffuser sur Internet, les scientifiques ont donc dû expédier des centaines de disques durs à deux centres dans l’ouest du Massachusetts et à Bonn, en Allemagne, où des superordinateurs pouvaient traiter les données brutes.

Certes, la photo Sgr A* est floue. Johnson a comparé le flou à regarder à travers du verre dépoli. Les ondes radio contenant des détails d’image cruciaux sont dispersées, ce qui fait que le contour net du trou ressemble plus à un anneau de gelée. Pour résoudre ce problème, les télescopes doivent soit être plus éloignés les uns des autres, soit atteindre des fréquences plus élevées, a-t-il déclaré.

« Nous ne pensons pas que le trou noir soit en fait une image floue dans le ciel », a déclaré Johnson. « Nous sommes juste à notre point de rupture ici. »

« Nous ne pensons pas que le trou noir soit en fait une image floue sur le ciel. »

Avec le soutien financier de la National Science Foundation et d’autres groupes, les scientifiques prévoient d’améliorer leur technologie pour rendre l’image considérablement plus nette.

Une autre prochaine étape de la collaboration consiste à tenter de transformer ces images fixes en vidéos, afin que les scientifiques puissent observer comment le gaz tombe vers les horizons des événements des trous noirs. Ce projet pourrait être achevé après 2024, ont-ils déclaré.

Mais au cas où quelqu’un serait déçu par un autre beignet enflammé, Katie Bouman, professeure adjointe d’astronomie à Caltech, a rappelé la quantité de données contenues dans l’image.

« Cette image est en fait l’une des images les plus nettes que vous ayez jamais vues », a-t-elle déclaré.