Les astronomes ont utilisé un télescope virtuel de la taille de la Terre pour capturer un jet de matière éjecté du trou noir supermassif au centre de la galaxie Messier 87.
Le jet de matière éjecté du trou noir M87 est presque aussi rapide que la vitesse de la lumière. Image : R.-S. Lu (SHAO), E. Ros (MPIfR), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)
Une nouvelle image du trou noir supermassif au centre de la galaxie Messier 87 (M87) est la première image directe d'un trou noir. L'image révèle le moment où le jet, se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière, entre en contact avec la matière tourbillonnant autour du trou noir supermassif avant d'être aspiré à sa surface, selon un processus appelé accrétion. Les chercheurs ont détaillé l'image le 26 avril dans la revue Nature .
L'image précédente montrait le jet et le trou noir supermassif, mais pas côte à côte. « Cette nouvelle image complète le tableau en montrant simultanément la région autour du trou noir et du jet », a déclaré l'astronome Jae-Young Kim de l'Université nationale Kyungpook en Corée du Sud et de l'Institut Max Planck de radioastronomie, qui faisait partie de l'équipe.
La première image historique du trou noir M87, dont la masse est de 6,5 milliards de fois celle du Soleil et située à 55 millions d'années-lumière de la Terre, a été prise par le télescope Event Horizon (EHT) en 2017 et publiée deux ans plus tard. La nouvelle image de M87 et de son jet provient des données de 2018 du réseau mondial de télescopes millimétriques/submillimétriques (GMVA), du télescope du Groenland et du grand réseau de télescopes millimétriques/submillimétriques de l'Atacama (ALMA), qui forment ensemble un dispositif virtuel de la taille de la Terre (similaire au réseau EHT).
La plupart, voire la totalité, des grandes galaxies abritent des trous noirs supermassifs en leur centre. Certaines, comme M87, absorbent de grandes quantités de matière sous forme de gaz et de poussière, et même des étoiles malchanceuses qui s'en approchent trop. Les jets qui en résultent sont puissants, se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière et peuvent s'étendre sur des milliers d'années-lumière, parfois même au-delà des limites de leurs galaxies hôtes. Mais les chercheurs ne comprennent toujours pas comment les trous noirs supermassifs y parviennent. Ils doivent rechercher la source du jet au plus près du trou noir, explique Ru-Sen Lu, scientifique à l'Observatoire astronomique de Shanghai.
En plus de prouver que le jet provient d'un trou noir supermassif, la nouvelle image montre également l'ombre de ce dernier. Lorsque la matière gravite autour d'un trou noir supermassif à une vitesse proche de celle de la lumière, sous l'effet de son énorme gravité, elle s'échauffe et brille, créant l'anneau jaune visible sur cette image de M87 et du trou noir supermassif au centre de la Voie lactée, Sagittarius A* (Sgr A*). Au centre du halo jaune règne l'obscurité totale : c'est l'ombre du trou noir.
La nouvelle image de M87 diffère également de l'image EHT en ce qu'elle capture la région à une longueur d'onde lumineuse plus grande, ce qui affecte l'observation des astronomes. À cette longueur d'onde, ils peuvent observer comment les jets émergent de l'anneau d'émission autour du trou noir supermassif, explique Thomas Krichbaum, chercheur à l'Institut Max Planck de radioastronomie. L'anneau de la nouvelle image est 50 % plus grand que celui de l'image EHT. Cette différence suggère que le trou noir M87 consomme de la matière plus rapidement.
Grâce à un réseau de télescopes, les astronomes tenteront de comprendre comment les trous noirs supermassifs éjectent de puissants jets de matière. Ces observations les aideront également à expliquer les nombreux processus complexes qui se produisent à proximité des trous noirs.
An Khang (Selon l'espace )
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