Une collaboration internationale impliquant des chercheurs soutenus par l’UE a présenté une nouvelle image du trou noir situé au centre de la galaxie Messier 87, capturée cette fois en lumière polarisée.
En 2019, le monde a pu voir pour la première fois une image d’un trou noir et de son ombre au centre de Messier 87 (M87), une galaxie géante située à près de 54 millions d’années-lumière de la Terre. Aujourd’hui, la collaboration internationale autour du télescope Event Horizon (EHT) regroupant des chercheurs soutenus par les projets AENEAS, BLACKHOLECAM et RadioNet, tous trois financés par l’UE, a permis de révéler une autre image: le trou noir supermassif vu en lumière polarisée.
La polarisation de la lumière fournit des informations utiles concernant les champs magnétiques des objets célestes. Elle permet plus spécifiquement aux chercheurs de cartographier les lignes des champs magnétiques qui existent en périphérie de l’intérieur d’un trou noir. Étant parvenus à mesurer la polarisation d’aussi près, aux abords d’un trou noir, et cela pour la première fois de l’histoire, les astrophysiciens ont pu émettre des hypothèses supplémentaires sur la manière dont la galaxie M87 est capable de générer un jet lumineux d’énergie et de matière à partir de son centre. «Nous voyons à présent la prochaine pièce cruciale du puzzle nous permettant de comprendre comment les champs magnétiques se comportent autour des trous noirs, et comment l’activité dans cette région très compacte de l’espace est en mesure de générer de puissants jets qui s’étendent bien au-delà de la galaxie», a observé Monika Mościbrodzka, membre de la collaboration EHT, dans un communiqué de presse publié sur le site web de l’Observatoire européen austral.Le jet à haute énergie libéré du centre de M87 s’étend sur au moins 5 000 années-lumière lorsqu’il est mesuré sur des longueurs d’ondes optiques (et à 100 000 années-lumière lorsqu’il est mesuré sur des longueurs d’ondes radio) à partir de son centre. Les astronomes ont employé différents modèles pour comprendre le comportement de la matière près d’un trou noir. Toutefois, ils ne comprennent toujours pas précisément comment la matière est aspirée par le trou noir ou comment un jet d’une taille plus importante que la galaxie elle-même est projeté à partir d’une région centrale d’une taille semblable au système solaire. La nouvelle image capturée par le télescope EHT du trou noir et de son ombre en lumière polarisée a fourni un aperçu crucial de la région où la matière s’écoule dans le trou noir, ou de l’endroit où elle s’échappe et est éjectée dans l’espace. «Les observations suggèrent que les champs magnétiques au niveau du pourtour du trou noir sont suffisamment puissants pour repousser le gaz chaud et l’aident à résister à la force gravitationnelle. Seul le gaz qui passe à travers le champ est aspiré dans un mouvement en spirale vers l’horizon des événements», a expliqué Jason Dexter, également membre de la collaboration EHT.
Huit observatoires du monde entier ont participé à la campagne d’observation EHT, notamment le grand réseau d’antennes millimétrique-submillimétrique de l’Atacama (ALMA) et le radiotélescope Atacama Pathfinder Experiment (APEX) au Chili. «Grâce aux instruments d’ALMA et d’APEX, qui, en raison de leur emplacement méridional, sont capables d’améliorer la qualité d’image en ajoutant une étendue géographique au réseau EHT, les scientifiques européens ont pu jouer un rôle central dans la recherche», a déclaré Ciska Kemper de l’Observatoire européen austral, partenaire des projets BLACKHOLECAM et RadioNet. «Grâce à ses 66 antennes, ALMA a dominé la collecte de signaux en lumière polarisée dans son ensemble, tandis que la contribution d’APEX a été cruciale pour étalonner l’image.»
Les résultats des recherches soutenues par les projets AENEAS (Advanced European Network of E-infrastructures for Astronomy with the SKA), BLACKHOLECAM (Imaging the Event Horizon of Black Holes) et RadioNet (Advanced Radio Astronomy in Europe) sont présentés dans deux publications: «Polarimetric Properties of Event Horizon Telescope Targets from ALMA» ou «Propriétés polarimétriques des cibles du télescope Event Horizon à partir d’ALMA» et «First M87 Event Horizon Telescope Results. VII. Polarization of the Ring» ou «Premiers résultats de M87 à partir du télescope Event Horizon. VII. Polarisation de l’anneau». Les deux articles ont été publiés dans la revue «The Astrophysical Journal Letters».
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