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La photo réelle d'un trou noir
Pour obtenir cette première photo, il a fallu mettre en réseau pas moins de 8 radiotélescopes
répartis à travers le Globe pour former dès 2006 un projet fou celui d’un télescope
virtuel grand comme la Terre dont l’objectif était bien clair dès le départ : essayer
d’obtenir des photos des trous noirs. Treize ans après, c’est fait ! Mais rassembler
les données pour en faire une photo a pris tout de même deux longues années, tenant
en haleine les curieux du ciel et les astrophysiciens eux même. Il a fallu en effet
attendre 4 jours d’une atmosphère limpide – car la vapeur d’eau absorbe aussi les
ondes millimétriques, la même longueur d’onde que celle utilisée pour les observations-
Comment expliquer la forme de cette image ?
Il faut avoir à l’esprit les effets d’un champ gravitationnel intense sur la lumière, tel que prédits par les travaux d’Einstein. En effet, la gravité d’un objet massif dévie la lumière comme le ferait une lentille. C’est le cas à chaque fois qu’un astre massif se trouve sur la ligne de visée entre l’observateur et une étoile lointaine. La lumière de l’étoile est déviée et son image paraît déformée. Un trou noir est une lentille gravitationnelle très intense et de ce fait provoque des phénomènes surprenants : par exemple, la lumière émise derrière le trou noir est redirigée par le champ gravitationnel vers l’observateur sur Terre, ce qui nous permet de voir le disque derrière le trou noir. De même à cause de la rotation du disque et du trou noir, l’image semble asymétrique.
Quelle est l’étape d’après ?
L’étape d’après est d’observer à une longueur d’onde plus petite (0,80 mm au lieu de 1,3 mm) pour améliorer encore la résolution angulaire de 35% et atteindre ainsi 15 microseconde d’arc, soit la taille qu’aurait une bille à jouer posée sur la Lune, vue depuis la Terre.
La galaxie M87
M87 est une galaxie elliptique géante découverte en 1781 par l'astronome français
Charles Messiers. Elle est située près de la limite nord de la constellation de la
Vierge, non loin de la constellation de la Chevelure de Bérénice, à environ 53 millions
d'années-
Nous savons que ce jet est produit proche du centre de Messier 87 et, là aussi, tout porte à croire qu'un trou noir supermassif en rotation et accrétant de la matière en est à l'origine. Il y aurait en fait deux jets. Celui qui pointe en direction de la Voie Lactée contient de la matière allant presque à la vitesse de la lumière et il devient plus brillant à cause d'un effet relativiste alors que celui qui doit partir en direction opposée voit sa luminosité grandement diminuée pour la même raison.
M87 est donc un bon laboratoire pour mieux comprendre la physique des disques d'accrétion et la formation des jets relativistes associés à ces disques et aux trous noirs de Kerr et que nous retrouvons derrière des noyaux de galaxies bien plus actifs, en particulier les quasars. Nous voyons aussi des phénomènes dynamiques dans le jet de M87, que nous pouvons suivre dans l'ultraviolet et le domaine des rayons X avec Hubble et Chandra respectivement. L'Event Horizon Telescope devrait nous permettre d'en savoir plus sur ces phénomènes comme l'a prouvé le fait qu'il a fourni en avril 2019 la première image d'un trou noir supermassif que l'on appelle M87* par analogie avec Sagittarius A*, le trou noir supermassif au cœur de la Voie lactée.
Les étoiles dans cette galaxie constituent environ un sixième de la masse totale
de M87. Leur distribution est presque sphérique, tandis que leur densité décroît
au fur et à mesure que l'on s'éloigne de son cœur. L'enveloppe galactique s'étend
sur un rayon d'environ 490 000 années-
Étant la plus grande galaxie elliptique la plus proche de la Terre et l'une des plus brillantes radiosources du ciel, Messier 87 est une cible favorite d'observation pour les astronomes amateurs et d'étude pour les astronomes professionnels.
Pour la première fois une équipe internationale d’astrophysiciens a réussi à obtenir une photo d’un trou noir supermassif M87*, au cœur de la galaxie M87 ! Une première rendue possible grâce à un télescope d’un genre nouveau, l’Event Horizon Télescope.
Késako que cette bébète ?
Oublions les simulations numériques qui nous présentaient jusque-
Bon, qu'est-
Il a fallu plus d'un demi-
Pour comprendre, rappelons qu'une étoile est une boule de gaz, principalement de
l'hydrogène, qui se comporte comme une machine à fabriquer des atomes de plus en
plus lourds, grâce à des réactions nucléaires de fusion. Au cours de celles-
En son cœur, à tout moment, deux forces sont en concurrence : d’une part, la "pression
radiative" due à l’énergie dégagée par la fusion qui tend à dilater l’étoile et à
faire baisser la température ; d’autre part, la gravité (le poids) qui la pousse
à s’écrouler sur elle-
Examinons deux cas extrêmes : les étoiles dont la masse équivaut à la moitié de la
masse solaire se laissent dominer par les forces de pression qui les dilatent et
les refroidissent, interdisant ainsi aux réactions nucléaires de se déclencher. Elles
deviennent alors des naines brunes — des étoiles "ratées" en somme — car elles ne
brillent plus. À l’inverse, celles dont la masse équivaut à plusieurs fois la masse
solaire voient leur densité augmenter à force de s’effondrer sur elles-
Les satellites ont repéré leurs flots de rayons
Une fois l’existence des trous noirs démontrée, restait encore à les débusquer. Car
un objet qui ne laisse échapper ni matière ni lumière est "invisible", donc indétectable
! Heureusement, la matière sur le point d’être avalée connaît une lente agonie :
chauffée, déformée, elle tombe dans la gueule du monstre en émettant des flots de
rayons de haute énergie (rayonnement de Hawking, ou appelés parfois rayonnement de
Bekenstein-
- les stellaires (quelques dizaines de fois la masse du Soleil)
- les supermassifs (quelques millions de fois)
- et depuis quelques années, les trous noirs dits de masse intermédiaire (quelques centaines de fois notre étoile) dont la formation n’est pas encore comprise.
Les astrophysiciens les ont découverts aussi dans une époustouflante variété de configurations.
La petite galaxie NGC 1277, par exemple, renferme un trou noir supermassif de 17
milliards de masses solaires. Autre "bizarrerie" : NGC 6240 renferme deux trous noirs.
Quant à IGR J11014-