Dans un triomphe de l’observation et du traitement des données, les astronomes du télescope Event Horizon l’ont capturé toute première photo du trou noir supermassif au centre de la Voie Lactée.
Le trou noir est surnommé Sagittarius A* (prononcé « A-star »), et le dévoilement de son image a été annoncé internationalement ce matin lors de conférences de presse simultanées de la National Science Foundation (NSF) Club national de la presse à Washington, DC et le Observatoire européen austral Siège social à Garching, Allemagne.
L’image représente 3,5 millions de gigaoctets de signaux de radiotélescope. « Il a fallu plusieurs années pour affiner notre image et valider ce que nous avions », a déclaré Feryal Özel, astronome à l’Université d’Arizona à Tucson, lors de la conférence de presse de la NSF. « Mais nous avons gagné. »
L’équipe a publié ses conclusions aujourd’hui dans un numéro spécial de Les Lettres du Journal Astrophysique.
Un télescope mondial
Les trous noirs sont des accumulations théoriques de matière si denses que même la lumière ne peut échapper à l’emprise de leur gravité. Le « trou » lui-même – une singularité dans l’espace-temps – reste invisible. Mais les astronomes ont pu les étudier en observant leur influence gravitationnelle sur les étoiles qui les entourent. Depuis les années 1990, les astronomes ont observé des étoiles au centre de notre galaxie, à environ 27 000 années-lumière, tournant autour d’un objet qui semble avoir l’attraction gravitationnelle de 4 millions de soleils.
Mais obtenir une image directe d’un trou noir lui-même est beaucoup plus difficile. Les simulations montrent que le disque de gaz autour de la singularité se réchauffe et commence à briller juste avant de traverser l’horizon des événements. Le trou noir dirige les rayons de lumière autour de lui et absorbe la lumière qui se rapproche trop, projetant une ombre sur le disque. Cependant, cela n’a jamais été vu jusqu’à récemment.
Puis, en 2019, l’Event Horizon Telescope (EHT) – une collaboration de radiotélescopes du monde entier – est sorti la toute première image d’un trou noir: le trou noir central de la galaxie M87, à environ 53 millions d’années-lumière de la Terre. En utilisant une technique appelée interférométrie à très longue base (VLBI), les radiotélescopes de l’EHT dispersés dans le monde pourraient travailler ensemble pour atteindre la résolution effective d’un télescope de la taille de la planète.
Conte de deux galaxies
Les données qui ont alimenté les images de M87 et Sgr A* ont été acquises en avril 2017 lors de la première campagne d’observation de l’EHT. Malgré sa distance, le trou noir central de M87 apparaît à peu près de la même taille dans le ciel que celui de notre propre galaxie. Bien que le trou noir de M87 soit environ 2 000 fois plus éloigné, il est également environ 1 500 fois plus grand.
En fait, le trou noir central de M87 était en fait plus facile à imager. En effet, lorsque nous regardons le cœur de la Voie lactée, nous regardons à travers le plan de notre galaxie, avec la poussière et le gaz du disque sur notre chemin.
Cependant, lors de l’observation de Sgr A*, les astronomes avaient un avantage. Les observations du M87 ne pouvaient pas utiliser les huit télescopes qui faisaient partie de l’EHT à l’époque – l’emplacement de la galaxie dans le ciel du nord la laisse hors de vue du télescope du pôle Sud (SPT) à la station du pôle Sud d’Amundsen-Scott. En revanche, le SPT pourrait non seulement participer à l’observation de Sgr A*, mais le faire en continu. Et sa position au bout de la Terre a considérablement augmenté la résolution des observations en élargissant la ligne de base de l’EHT.
Le résultat n’est pas seulement une jolie image. L’extension de l’ombre du trou noir – l’horizon des événements – fournit également une vérification indépendante de la masse de Sgr A*. Et à 4 millions de masses solaires, il est « parfaitement aligné » avec les mesures précédentes basées sur les mouvements orbitaux des étoiles, a déclaré Michael Johnson, astrophysicien au Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics. « C’est une confirmation extraordinaire de la relativité générale. »
Cet article a été initialement publié sur Astronomie.com.
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