Les astronomes les plus proches venaient directement à «voir» un trou noir arrivé l’année dernière, lorsque l’observatoire LIGO a détecté les ondes gravitationnelles de l’espace-temps qui rayonnaient d’une paire de trous noirs qui ont heurté quelque 1,3 milliard d’années.
C’est super. Mais pour les astronomes, ce n’est pas suffisant. Ce qui les échappe, c’est une vue de l’horizon de l’événement, la limite du trou noir à partir de laquelle, lorsqu’il est croisé, il n’y a pas de retour. Après l’horizon de l’événement, la gravité est si intense que même la lumière ne peut pas s’échapper.
Nous n’avons jamais vu une image directe d’un trou noir. Mais si une expérience audacieuse appelée Event Horizon Telescope est réussie, nous en verrons une pour la première fois.
Pourquoi nous n’avons jamais vu une image d’un trou noir
Le plus gros problème pour essayer de détecter un trou noir est que même les supermassives au centre des galaxies sont relativement petites.
« Le plus grand dans le ciel [est] le trou noir dans le centre de la voie lactée », a déclaré Dimitrios Psaltis, un astrophysicien à l’Université de l’Arizona, en 2015. « Et en prenant une photo, il serait équivalent de prendre une Image d’un DVD sur la surface de la lune.
De plus, en raison de leur forte gravité, les trous noirs ont tendance à être entourés d’autres matières vives en cours de déchirure. Et cela rend le point noir réel difficile à voir.
C’est pourquoi, lors de la recherche de trous noirs, les astronomes ne tentent généralement pas d’observation directe. Au lieu de cela, ils recherchent la preuve des effets de la gravité et du rayonnement d’un trou noir.
«Nous mesurons généralement les orbites des étoiles et des gaz qui semblent encercler autour des« taches »très sombres dans le ciel et mesurer la quantité de masse dans ce point sombre», dit Psaltis. « Si nous ne connaissons aucun autre objet astrophysique qui peut être si massif et si sombre que ce que nous venons de mesurer, nous considérons cela comme une preuve très forte qu’un trou noir se trouve là ».
Vous regardez 20 ans de données sur les étoiles qui vivent près du trou noir supermassif au centre de la Voie lactée, appelé Sagittarius A. Les étoiles, parfois plus massives que notre soleil, l’orbitent.
« Ces orbites et une simple application des lois de Kepler constituent la meilleure preuve pour un trou noir supermassif qui a une masse de 4 millions de fois la masse du Soleil », explique le Groupe Galactic Center du UCLA, qui a produit l’animation.
Voici un autre regard sur le même phénomène. Cette vidéo comprend 16 ans d’images de l’Observatoire européen du Sud. Ce n’est pas une animation; Ce sont des images réelles d’étoiles augmentées d’un facteur de 32 millions. Regardez-les danser autour d’un centre vierge mystérieux. Il n’y a pas d’objet connu autre qu’un trou noir qui pourrait forcer de telles étoiles massives en orbite.
Et c’est ce trou noir – le mystérieux Sagittaire A – que les astronomes pourraient juste prendre une photo dans les prochains jours.
Comment fonctionne le télescope Horizon d’événement
Parce que le Sagittaire A est si petit et entouré de tant de matériel d’occlusion, il va prendre un immense télescope pour le voir. Selon Nature, il faudrait un télescope 1000 fois plus puissant que Hubble pour obtenir une résolution suffisante pour le voir.
Alors, comment le Telescope Horizon d’Évolution résout-il ce problème? Les télescopes optiques conventionnels utilisent des miroirs plus grands et plus grands pour voir des objets plus petits et plus loin dans l’univers. Le Event Horizon Telescope fait quelque chose de similaire: il crée un télescope virtuel de la taille de la Terre entière.
L’équipe Event Horizon relie des radiotélescopes à huit endroits à travers le monde – aussi loin que Hawaï et le pôle Sud – et les instruit à regarder Sagittarius A pendant quelques jours. Le réseau est le résultat d’une collaboration internationale de 14 établissements de recherche à travers le monde.
Ces télescopes ressemblent à des antennes paraboliques géantes, et plutôt que de prendre une lumière visible comme les télescopes que vous avez utilisés dans une cour arrière, ils sont sensibles aux fréquences radio, que nos yeux ne peuvent voir. Les astronomes prendront souvent les données du radiotélescope et le convertiront en images que nos yeux peuvent voir.
Ensemble, ces huit télescopes ont le pouvoir de «compter les points sur une baseball à 8 000 milles de distance», comme l’explique MIT. (Le tableau générera une quantité énorme de données qu’il est plus efficace de faire passer les données de chacun des télescopes à un emplacement centralisé que de le transférer sur Internet. Le traitement des données aura lieu à l’Institut Max Planck en Bonn, l’Allemagne, et l’Observatoire de la foin au Massachusetts.)
Event Horizon est venu en ligne le 4 avril, et il devrait se produire jusqu’au 14 avril. En plus d’observer Sagittarius A, il examinera également le trou noir supermassiforme dans la galaxie Messier 87, environ 1,500 fois plus massive que Sag A .
Mais pourquoi déranger?
Les astronomes veulent trouver l’horizon de l’événement parce que 1) c’est génial, mais aussi 2) dans cette région de disque d’accrétion extrême, la théorie de la gravitation de 100 ans d’Einstein est mise à l’épreuve. Les trous noirs supermassifs comme Sag A génèrent également d’énormes plumes de matériaux qui peuvent étendre toute la longueur des galaxies. La compréhension de la façon dont ces panaches sont générés aidera les astronomes à comprendre comment les galaxies évoluent. Les scientifiques peuvent également utiliser l’image pour mieux tester l’idée de «rayonnement Hawking», ce qui suggère que les trous noirs perdent lentement de la masse au fil du temps.
Mais surtout, l’imagerie directe d’un trou noir va prouver que l’étude même des forces les plus mystérieuses et les plus puissantes dans l’univers n’est pas hors de notre portée.
En utilisant une technique compliquée appelée Interfonométrie de ligne de base très longue, les astronomes pourront combiner les données en une seule observation astronomique et, espérons-le, produire une image nue d’un trou noir.
L’image résultante peut montrer un point sombre entouré d’un disque d’accrétion – un anneau lumineux de matière qui tourne autour d’elle. Le disque apparaîtra comme un halo, comme l’explique la nature:
Contrairement à la plupart des représentations artistiques des trous noirs, le disque d’accrétion ne disparaît pas derrière l’objet de la façon dont les anneaux de Saturne peuvent se cacher en partie derrière la planète. Autour d’un trou noir, il n’y a pas de dissimulation: la gravité déforme l’espace-temps, et ici, l’effet est tellement extrême que les rayons lumineux vont autour du trou noir, montrant de multiples images déformées de ce qui se cache derrière lui. Cela devrait faire apparaître le disque d’accrétion autour de l’ombre du trou noir comme un halo
Il se peut que quelques mois avant que l’équipe Event Horizon assemble et publie l’image. Et le succès n’est pas assuré: même les radiotélescopes ont besoin de ciel clair pour avoir une vision ininterrompue des cieux. Mais si cela réussit, ce sera un énorme succès pour l’astronomie, la physique et le pouvoir de la collaboration mondiale.
La Source: http://bit.ly/2odNfWn
