Contemplez les abysses: la toute première image d'un trou noir

Abandonnez tout espoir, vous qui entrez ici: les scientifiques ont présenté la toute première image d'un trou noir.

L'image montre l'ombre du trou noir au centre de la galaxie M87, une galaxie massive dans l'amas de galaxies de la Vierge à 55 millions d'années-lumière. Sa masse est 6,5 milliards de fois celle du Soleil. Il a fallu une collaboration mondiale de télescopes, le télescope Event Horizon (EHT), pour le trouver. Les scientifiques ont publié leurs résultats lors d'une conférence de presse aujourd'hui.

« C'est un résultat incroyable», a déclaré l'astronome de Harvard et directeur de l'EHT Shep Doeleman à Gizmodo. «Nous devons juste nous asseoir et l'apprécier pendant un moment. La meilleure partie à ce sujet ne sont pas les questions et réponses immédiates , mais le fait que cela ouvre un nouveau champ d'étude. "

Les trous noirs ont longtemps servi d'exercice théorique. Mais les observations astronomiques des 60 dernières années ont de plus en plus démontré qu'il existe des objets dans l'Univers dont le champ gravitationnel est si intense qu'il déforme l'espace-temps de telle sorte que la lumière ne peut pas s'échapper au-delà d'un point de non-retour, appelé l'horizon des événements. Grâce à une collaboration mondiale, l'image la plus proche jamais prise de l'horizon des événements lui-même est une preuve quasi directe de l'existence du trou noir.

Ce n'est pas vraiment une «image» d'un trou noir, et l'ombre ne désigne pas l'horizon des événements du trou noir. Au lieu de cela, vous voyez les effets de la gravité sur les ondes radio émises par la matière entourant le trou noir dans une région légèrement plus grande autour de l'horizon des événements du trou noir. La gravité déforme la forme de l'espace-temps lui-même, déviant une partie de la lumière dans la région et générant une étrange ombre circulaire.

Mais c'est une observation révolutionnaire, et une autre preuve importante de la théorie de la gravité que les physiciens utilisent comme guide de l'univers, la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein.

Les scientifiques du télescope Event Horizon ont capturé cette image grâce au principe de l'interférométrie de base très longue, ou VLBI. La résolution d'un télescope repose sur deux propriétés principales: le diamètre de la zone de collecte de lumière et la longueur d'onde de la lumière. Vous ne pouvez pas modifier la deuxième partie, et il y a une sorte de limite maximale raisonnable à la taille d'une antenne parabolique que vous pouvez construire. Au lieu de cela, les scientifiques combinent les données de nombreuses paires de télescopes différentes, appelées lignes de base. Huit télescopes ont participé à la création de cette image, du pôle Sud au Chili en passant par l'Espagne et les États-Unis.

Le télescope a entrepris d'imaginer à la fois le trou noir au centre de notre propre galaxie, ainsi que celui de M87. Les résultats d'aujourd'hui présentent ceux de M87 - un objet incroyablement intéressant à étudier seul, car il est le centre d'un noyau galactique actif, celui qui crache des jets, et qui est de la taille de tout notre système solaire, a expliqué Sera Markoff, astrophysicienne. à l'Université d'Amsterdam.

Nous savons désormais qu'un trou noir, et non un autre objet compact, est responsable de la génération de ces jets, a expliqué Avery Broderick, professeur associé à l'Institut Perimeter et physicien à l'Université de Waterloo, lors de la conférence de presse.

«La science-fiction devient un fait de science», a déclaré Broderick.

Mais il est important de noter que l'interférométrie nécessite encore du travail de la part des personnes pour créer l'image. Nous ne capturons que certaines des données; les scientifiques de l'EHT expliquent que c'est un peu comme jouer une chanson avec seulement quelques notes. Grâce à certains programmes spéciaux de traitement des données, ils sont en mesure de déterminer ce qu'ils recherchaient en fonction des données qu'ils ont reçues.

Les trous noirs en tant que théorie sont une conséquence de la tentative de résolution des équations de la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein pour un système sphérique et non rotatif. Cependant, ce sont les travaux du physicien David Ritz Finkelstein en 1958 qui ont déterminé à quoi ressembleraient les trous noirs dans l'espace: des points de non-retour de la lumière. Nous avions déjà beaucoup de preuves indirectes de l'existence des trous noirs - nous avons vu des ondes gravitationnelles, parfaitement prédites par la masse, se transformer en énergie après la collision absolument inconcevable entre une paire de trous noirs chacun de quelques dizaines de fois la masse du Soleil. Nous avons vu des jets de particules jaillir de centres galactiques qui sont beaucoup plus énergétiques que ceux qui proviennent de collisions lors de notre expérience de physique la plus énergétique, le grand collisionneur de hadrons. Techniquement, les données EHT sont également des preuves indirectes, mais elles sont à peu près aussi proches des preuves directes que nous en avons eu jusqu'à présent.

C'est une réalisation incroyable. «L'horizon des événements dans les trous noirs représente les limites de nos connaissances», a déclaré le physicien de Yale Priyamvada Natarajan à Gizmodo.

«Omfg», a déclaré Grant Tremblay, physicien du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, à Gizmodo dans un message direct sur Twitter. «Ils voient en fait une ombre. Impossible d'exagérer à quel point c'est extraordinaire. »

Vous vous demandez peut-être où se trouve l'image du Sagittaire A *, le trou noir au centre de notre propre galaxie. C'est une source plus difficile à imaginer, a expliqué Doeleman.

Il reste une tonne de science à faire, et plusieurs articles proviennent déjà des données EHT. L'image prouve immédiatement plusieurs idées de la théorie de la relativité générale d'Einstein. Mais il y a d'autres questions et nous vous tiendrons au courant au fur et à mesure que l'histoire se déroule.

Tremblay a déclaré: «L'image marque le début d'une nouvelle époque.»

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