La toute première photographie d’un trou noir – un anneau de lumière ardent entourant un puits noir vide – a stupéfié le monde il y a trois ans. Le télescope Event Horizon, un réseau mondial d’antennes radio synchronisées servant de grand télescope, a mis en évidence cette image du trou noir au centre de la galaxie Messier 87. Aujourd’hui, deux chercheurs de l’université Columbia ont inventé une méthode d’observation dans le vide qui pourrait être plus pratique. Grâce à ce nouveau développement, les astronomes pourraient être en mesure d’étudier des trous noirs plus petits que Messier 87 dans des galaxies plus éloignées.
Il n’y a que deux critères pour cette approche. Tout d’abord, il doit y avoir une paire de trous noirs supermassifs qui fusionnent. Deuxièmement, cette paire doit être approchée d’un angle presque latéral. De ce point, on devrait être capable d’assister à un flash lumineux lorsque l’un des trous noirs passe devant l’autre. L’anneau lumineux du trou noir le plus éloigné est amplifié par le trou noir le plus proche de l’observateur, un phénomène connu sous le nom de lentille gravitationnelle.
L’effet de lentille est bien connu, mais les chercheurs ont détecté un signal caché dans ce cas : une baisse distincte de la luminosité correspondant à l’ombre du trou noir en arrière-plan. En fonction de la taille des trous noirs et de la proximité de leurs orbites, cette légère baisse de luminosité peut durer de quelques heures à quelques jours.
L’étude a été publiée dans la revue Physical Review D.
Jordy Davelaar, chercheur post-doctoral à Columbia et au Center for Computational Astrophysics du Flatiron Institute, et premier auteur de l’étude, a déclaré que l’image haute résolution des trous noirs de M87 a nécessité des années et un effort considérable de la part de dizaines de scientifiques. Cette méthode ne fonctionne que pour les trous noirs les plus grands et les plus proches, comme les deux au centre de M87 et, peut-être, de la Voie lactée.
Davelaar ajoute que leur méthode consiste à mesurer la luminosité des trous noirs dans le temps plutôt que de résoudre spatialement chaque objet.
En parlant de l’ombre d’un trou noir, le co-auteur de l’étude, Zoltan Haiman, a déclaré que la taille du trou noir, la forme de l’espace-temps qui l’entoure et la façon dont la matière tombe dans le trou noir à son horizon sont toutes révélées par cette région sombre. Haiman est professeur de physique à Columbia.
Après avoir découvert une paire présumée de trous noirs supermassifs au cœur d’une galaxie lointaine de l’univers primitif, les chercheurs se sont intéressés aux trous noirs supermassifs flamboyants. Le télescope spatial Kepler de la NASA était à la recherche de légères baisses de luminosité indiquant le passage d’une planète devant son étoile d’origine. Au lieu de cela, Kepler a découvert des éruptions provenant d’une paire de trous noirs en fusion, selon Haiman et ses collègues.
Ils ont baptisé la galaxie lointaine “Spikey” pour les pics de luminosité provoqués par ses probables trous noirs qui s’amplifient mutuellement par l’effet de lentille sur chaque rotation entière. Haiman et Davelaar ont ensuite construit un modèle pour en savoir plus sur l’éruption.
Les chercheurs sont maintenant à la recherche d’autres données de télescope pour confirmer la baisse des données de Kepler et prouver que Spikey abrite bien une paire de trous noirs en fusion. Si tout se vérifie, l’approche pourrait être utilisée pour confirmer un certain nombre d’autres paires de trous noirs supermassifs en fusion soupçonnées parmi les quelque 150 découvertes à ce jour.
