En mai 2022, l’équipe Event Horizon Telescope (EHT) a publié la toute première image radio du trou noir central de M87. Ce fut une révélation étonnante basée sur des observations faites à l’aide d’un réseau mondial de radiotélescopes. Récemment, ils ont republié une image plus récente et plus nette de “l’anneau de lumière” du trou noir.
Maintenant, une équipe d’astronomes d’Europe, de Corée et de Chine a poussé les choses un peu plus loin. Cette semaine, ils ont publié une autre vue étonnante de ce monstre, cette fois, dans une gamme d’émissions radio légèrement différente. Il montre clairement le lien entre le trou noir supermassif, son anneau de lumière et le fameux jet à grande vitesse.
Cette dernière image a été réalisée à l’aide d’un vaste réseau de radiotélescopes. Ils comprenaient le Global mm Very Large Baseline Array (GMVA), le Atacama Large Millimeter Array (ALMA) et le Greenland Telescope (GLT). Leurs observations combinées ont montré de très petits détails dans la région autour du noyau galactique. C’est la première fois que les trois parties principales de l’objet sont dans la même image.
Les observations, prises en 2018, montrent la région de la lumière radio émise à une longueur d’onde plus longue que l’image EHT. Il est à 3,5 mm au lieu de 1,3 mm. “A cette longueur d’onde, nous pouvons voir comment le jet émerge de l’anneau d’émission autour du trou noir supermassif central”, explique Thomas Krichbaum de l’Institut Max Planck de radioastronomie. La matière qui s’échappe de M87 est un jet astrophysique. Il contient de la matière surchauffée (ionisée) s’écoulant à grande vitesse le long d’un axe de rotation.
Obtenir une vue d’ensemble du trou noir
Pour comprendre les structures de la dernière image, nous devons en savoir plus à leur sujet. Nous savons que les trous noirs supermassifs au cœur des galaxies sont des puits gravitationnels extrêmement puissants. Rien ne peut s’échapper car ils aspirent à peu près tout dans le quartier. La formation de ces monstres n’est pas encore bien comprise. Mais, nous pouvons observer ce qu’ils font à leurs quartiers.
Dans le cas de M87, il y a un disque d’accrétion canalisant la matière dans le trou noir. D’autre part, le jet aide certains matériaux à s’échapper. Comprendre comment un jet aussi énorme peut être créé est un problème de longue date en astronomie. Il se forme probablement à la suite d’une sorte d’activité à l’intérieur du disque d’accrétion environnant.
La formation du jet implique probablement aussi des champs magnétiques enchevêtrés. Cependant, les astronomes ne sont toujours pas clairs sur tous les détails. “Nous savons que des jets sont éjectés de la région entourant les trous noirs”, a déclaré Ru-Sen Lu de l’Observatoire astronomique de Shanghai en Chine, “mais nous ne comprenons toujours pas entièrement comment cela se produit réellement. Pour étudier cela directement, nous devons observer l’origine du jet aussi près que possible du trou noir.
La nouvelle image montre également comment la base du jet se connecte au disque de matière tourbillonnant dans le trou noir. Les observations précédentes montraient des vues séparées de ce disque et du jet. C’est donc la première fois que les deux caractéristiques sont observées ensemble. “Cette nouvelle image complète le tableau en montrant la région autour du trou noir et du jet en même temps”, a déclaré Jae-Young Kim, membre de l’équipe de l’Université nationale de Kyungpook en Corée du Sud et de l’Institut Max Planck de radioastronomie en Allemagne.
Sonder l’anneau
L’anneau de lumière entourant le trou noir supermassif de M87 est une autre partie fascinante de l’étude. C’est en fait une sorte d’illusion d’optique. Au fur et à mesure que la matière tourne autour, elle s’échauffe par frottement avec d’autres matières et par des interactions avec les champs magnétiques. Cela l’amène à émettre de la lumière. Le fort effet gravitationnel du trou noir se plie et capte une partie de la lumière. Cela crée ce qui ressemble à un anneau. On peut le voir sur l’image EHT du trou noir de M87.
Les nouvelles observations de l’anneau ont été faites en 2018 et sont maintenant publiées avec un article (ci-dessous) discutant de la science. La taille de l’anneau observé par le réseau GMVA est environ 50% plus grande par rapport à l’image EHT. “Pour comprendre l’origine physique de l’anneau plus grand et plus épais, nous avons dû utiliser des simulations informatiques pour tester différents scénarios”, a expliqué Keiichi Asada de l’Academia Sinica à Taiwan. Les résultats suggèrent que la nouvelle image révèle plus de matière qui tombe vers le trou noir que ce qui pourrait être observé avec l’EHT.
Plus d’observations prévues pour le trou noir de M87
Cette nouvelle observation du jet et du trou noir est la première vue de nouvelle génération du système. Les études futures se poursuivront avec des réseaux de radiotélescopes regroupés. Ils continueront à sonder la connexion entre les trous noirs et leurs jets. “Nous prévoyons d’observer la région autour du trou noir au centre de M87 à différentes longueurs d’onde radio pour étudier plus avant l’émission du jet”, a noté Eduardo Ros de l’Institut Max Planck de radioastronomie.
Des observations simultanées à l’aide de ce réseau et de l’EHT permettraient à l’équipe de démêler toutes les actions complexes qui se produisent à proximité du trou noir supermassif. Non seulement ils s’intéresseront au jet, mais aussi à la physique et aux activités du disque d’accrétion où le jet se lance. “Les années à venir seront passionnantes, car nous pourrons en savoir plus sur ce qui se passe près de l’une des régions les plus mystérieuses de l’Univers”, a déclaré Ros.
Pour plus d’informations
Première image directe d’un trou noir expulsant un jet puissant
Une structure d’accrétion en forme d’anneau dans M87 reliant son trou noir et son jet
