La toute première photo de trou noir?

L’année 2019 en cours sera probablement une véritable avancée scientifique en ce qui concerne nos connaissances de l’espace et de la nature de l’univers. Les astrophysiciens pensent avoir enfin trouvé le moyen de capturer l'un des phénomènes les plus mystérieux du monde que nous connaissions, un trou noir. Depuis de nombreuses années, le réseau de télescopes Event Horizon recueille des données et les scientifiques sont sur le point de fournir au public la toute première photo télescopique de l'horizon des événements de trou noir.

Compte tenu de la large couverture de ce phénomène dans les médias scientifiques populaires, il peut sembler étrange, à première vue, qu’il n’existe pas une seule photographie fiable pendant tant de temps de recherche. Mais en se familiarisant un peu plus avec la nature physique des trous noirs, la raison en est claire. La force de gravité qu'ils possèdent est si énorme que rien ne peut s'échapper, pas même la lumière. Un trou noir absorbe tous les types de rayonnement, y compris les rayons X, le rayonnement infrarouge et les ondes radio, de sorte qu'il devient impossible de détecter directement un objet. Mais le rayonnement de haute énergie créé autour de l'horizon des événements par le mouvement de la matière est tout à fait réaliste à détecter et semble même capter sous une forme familière à l'œil humain.

Il est à noter qu’en 1978, un astronome français du nom de Jean-Pierre Lumine avait créé ce que l’on pourrait appeler la toute première image d’un horizon de trous noirs. Bien entendu, il ne s’agissait pas d’une vraie photographie, mais grâce à ses connaissances dans le domaine de l’astrophysique et des mathématiques, Lumine a réalisé, à l’aide d’un ordinateur IBM 7040, une simulation donnant une idée approximative de ce qui se passait.

« À cette époque, étudier les trous noirs était une activité scientifique plutôt exotique, car la plupart des scientifiques ne prenaient pas au sérieux la preuve de leur existence » , a déclaré Luminet. Néanmoins, il a continué à rechercher obstinément des signes indirects de l'influence des trous noirs sur l'univers environnant, ce qui confirmerait leur réalité. C'est Jean-Pierre Lumine qui a annoncé pour la première fois l'existence d'un disque d'accrétion apparaissant lors de l'absorption de la matière et l'a même visualisée.

À l'aide des données reçues de l'ordinateur, Lumine a passé de nombreuses heures à effectuer manuellement des dessins à l'encre sur du papier photo. L'image montre comment la gravité intense d'un trou noir infléchit la lumière autour de lui. "La courbure des rayons lumineux génère également une image secondaire qui nous permet de voir l'autre côté du disque d'accrétion de l'autre côté du trou noir par rapport à l'observateur", a déclaré Lumine dans un article publié sur arXiv.org l'année dernière. Grâce à sa découverte, Luminet a ouvert les portes de l'imagination à de nombreux innovateurs qui ont interprété leurs propres interprétations du trou noir, à la fois dans des forums scientifiques et dans le cinéma mondial.

Le film Interstellar 2014 de Christopher Nolan a été félicité pour son image de trou noir scientifiquement valide créée à l'aide de la visualisation 3D par ordinateur avec la participation directe du physicien théoricien et astronome américain Kip Thorne. Cependant, on peut s’attendre à ce que la réalité de l’horizon des événements du trou noir diffère légèrement de celle du film, où la précision de la transmission du phénomène a cédé le pas à l’attrait visuel et à la simplification. Les caractéristiques du disque d’accrétion sont l’asymétrie, un éclairage inégal et une forte distorsion à l’arrière du disque.

Le télescope Horizon des événements se concentrera sur un objet appelé Sagittarius A *, un trou noir supermassif situé au centre de notre galaxie, la Voie lactée. Le réseau mondial de radiotélescopes est composé d’observatoires répartis sur toute la planète, notamment le pôle Sud, les États-Unis, le Chili et les Alpes françaises. Les résultats des études EHT permettront une vérification sans précédent de la validité de la théorie de la relativité générale d'Einstein.

Le réseau de télescopes Event Horizon utilise une technique appelée interférométrie à très longue base (VLBI). De nombreuses antennes indépendantes, formant un immense télescope virtuel presque de la taille de la Terre, vous permettent de «percer» à travers les nuages ​​de gaz et de poussière de notre galaxie, ainsi que le gaz chaud entourant le trou noir lui-même. Avec autant d’antennes focalisées sur un point, la résolution angulaire du télescope devrait être de 50 microsecondes. En termes simples, cette résolution équivaut à la possibilité de voir des pamplemousses à la surface de la lune.

Sur la base des données d'observation actuelles, les chercheurs suggèrent que le trou noir situé au centre de la galaxie de la Voie lactée est probablement environ 4 millions de fois plus massif que notre Soleil, mais avec un diamètre d'horizon des événements de seulement 20 millions de km. Ils espèrent que des recherches plus poussées permettront de mieux comprendre la polarisation du rayonnement, la structure du champ magnétique et les jets relativistes d’un trou noir.

Les données collectées, dont le volume atteint jusqu'à 500 téraoctets sur chaque télescope, seront traitées à l'aide d'un supercalculateur situé dans le laboratoire du Massachusetts Institute of Technology. Selon des estimations approximatives, les scientifiques seront en mesure de montrer une image électronique de l'horizon des événements d'un trou noir dans quelques mois.

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