La perspective de pouvoir réellement résoudre l’horizon des événements des trous noirs semble relever de la science-fiction, mais c’est pourtant une réalité. Le télescope Event Horizon Telescope (EHT) a déjà résolu l’horizon des trous noirs au centre de la Voie lactée et de M87.
Une équipe d’astronomes étudie actuellement la prochaine génération de l’EHT, qui fonctionnera à plusieurs fréquences avec plus de télescopes que l’EHT. nouveau papier publié sur le arXiv Un serveur de préimpression suggère qu’il pourrait même être possible de capturer l’anneau où la lumière entre en orbite autour du trou noir au centre de la Voie lactée.
Les trous noirs sont des objets étranges qui sont à l’origine de nombreux phénomènes galactiques. Ils présentent une anatomie complexe avec une singularité au centre, un point de densité infinie où la gravité est si intense que les lois de la physique cessent de fonctionner.
Autour de la singularité se trouve l’horizon des événements, la limite au-delà de laquelle rien, pas même la lumière, ne peut s’échapper. Juste à l’extérieur de l’horizon des événements se trouve l’anneau de photons et c’est ici que la lumière est courbée en une orbite circulaire autour de la singularité. Plus loin se trouve le disque d’accrétion, mais le point focal du télescope Event Horizon de nouvelle génération sera l’anneau de photons.
Le nom de l’Event Horizon Telescope est quelque peu trompeur, car il ne s’agit pas d’un seul télescope mais d’un réseau mondial de radiotélescopes qui fonctionnent ensemble pour agir comme un radiotélescope virtuel de la taille de la Terre. La technologie est connue sous le nom d’interférométrie, qui utilise plusieurs télescopes tous connectés entre eux.
La très longue ligne de base du télescope, ou plus simplement, le fait qu’il soit pratiquement très grand, signifie qu’il a des capacités de résolution incroyables, lui permettant de capturer l’horizon des événements autour de Sagittarius A* au centre de la Voie Lactée et également du trou noir au centre de M87.
L’EHT a été lancé en 2009, mais l’attention se tourne désormais vers la prochaine génération. L’ajout de 10 nouvelles antennes paraboliques et de toute une série de nouvelles technologies va transformer l’EHT. Des protocoles de transfert de données modernes et à haut débit accéléreront les temps de transfert et l’ajout de nouvelles antennes paraboliques et de nouvelles technologies permettra à l’EHT d’observer simultanément à 86, 230 et 345 GHz.
Cela permet d’utiliser des techniques de transfert de phase de fréquence où des données à basse fréquence peuvent être utilisées pour compléter des données à haute fréquence. Cela se traduira par des temps d’intégration de quelques minutes à 345 GHz plutôt que de quelques secondes, ouvrant ainsi la voie à tout un univers de nouvelles observations telles que les anneaux de photons des trous noirs.
Des études sur le trou noir supermassif au centre de M87 et de Sagittarius A* suggèrent un disque d’accrétion magnétiquement arrêté. Dans ce modèle d’accrétion, le disque d’accrétion forme une série de courants en spirale irréguliers et un champ magnétique vertical, divisé en lignes de champ distinctes, traverse le plan d’accrétion. Lorsque le disque tourne, la matière s’enroule vers l’intérieur, entraînant les lignes de champ et les tordant autour de l’axe de rotation, ce qui conduit à la formation de jets.
Ces disques arrêtés magnétiquement présentent des émissions synchrotron polarisées symétriquement qui ont été utilisées par une équipe d’astronomes pour étudier la détectabilité de l’anneau de photons à l’aide de l’EHT de nouvelle génération.
L’article, rédigé par Kaitlyn M. Shavelle et Daniel CM Palumbo de l’Université de Princeton et de Harvard & Smithsonian (respectivement), montre par des simulations que les améliorations prévues pour l’EHT sont susceptibles de permettre la détection d’anneaux de photons. Dans les analyses des améliorations, ils constatent que la sensibilité plus élevée du nouveau EHT sera probablement plus critique que de meilleures techniques de traitement dans la détection de l’anneau de photons.
Plus d’information:
Kaitlyn M. Shavelle et al., Perspectives de détection de l’anneau de photons Sgr A* avec la polarimétrie du télescope Event Horizon de nouvelle génération, arXiv (2024). DOI : 10.48550/arxiv.2407.09750