Pourquoi la première photo d’un trou noir est-elle tant attendue

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Qu’est-ce que cela fait de regarder directement dans le cœur sombre de notre galaxie? Nous sommes sur le point de le savoir. L’équipe du Event Horizon Telescope (EHT), un réseau de télescopes du monde entier travaillant ensemble pour créer l’image d’un trou noir, va publier ses premiers résultats le 10 avril.

Une première image d’un trou noir sera dévoilée le 10 avril

Prendre une photo d’un trou noir est difficile car ils n’émettent ni ne reflètent aucune lumière. Alors, qu’est-ce qu’on va voir? « Ils essaient d’obtenir une image de l’ombre du trou noir », déclare Avi Loeb de l’Université d’Harvard. Les trous noirs sont entourés d’un matériau brillant qui brille lorsqu’ils tombent dans leur centre, et une partie de ce matériau devrait être obscurcie par le trou noir lui-même.

«C’est très différent de l’ombre projetée par un objet opaque car un trou noir n’est pas opaque, il absorbe la lumière», explique Loeb. « En conséquence, nous devrions voir une région intérieure sombre entourée d’un rayon de lumière qui ressemble à un croissant de lune. »

Cette théorie du croissant est prédite par la théorie de la relativité restreinte d’Albert Einstein, selon laquelle la matière qui se dirige vers nous paraîtra plus brillante et tout ce qui s’éloigne s’estompe. On peut aussi voir les effets de l’immense gravité d’un trou noir, dit Loeb, sous la forme d’une lentille gravitationnelle qui peut plier la lumière lorsqu’elle passe à proximité.

L’EHT vise deux trous noirs, le plus grand du ciel de notre point de vue. Le premier est Sagittarius A *, le trou noir supermassif au centre de la Voie Lactée, tandis que le second est un trou noir encore plus grand au centre de la galaxie Messier 87, qui se trouve dans la constellation de la Vierge.

Malgré cela, les images de l’EHT seront extrêmement petites. Heino Falcke, un astronome qui travaille sur l’EHT, a déclaré que l’ombre du Sagittaire A * aurait une largeur d’environ 50 microarcsecondes. Une microarcseconde correspond à la taille d’une période à la fin d’une phrase, si elle était vue d’aussi loin que la lune.

Une image qui sera floue

La résolution de l’EHT est au mieux de 20 microarcsecondes, a-t-il déclaré. Cela signifie que nous ne verrons qu’une image très floue des deux trous noirs – cela ne ressemblera en rien aux rendus d’artistes vus dans des films comme Interstellar, selon Falcke, ou même à la simulation ci-dessus.

«Il s’avère que, aussi grand que nous pensons, un trou noir serait, surtout celui que nous appelons supermassif, c’est vraiment très petit dans le ciel», explique Dan Marrone, un autre astrophysicien qui travaille sur l’ISE. « Nous avons besoin que le télescope soit de la taille de la Terre. »

C’est pourquoi l’EHT n’est pas un simple télescope, mais se compose de télescopes du monde entier synchronisés pour prendre des données en même temps et dans les mêmes longueurs d’onde. Les données publiées le 10 avril proviendront des opérations de 2017, qui comprenaient des radiotélescopes aux États-Unis, au Chili, en Espagne, au Mexique et au pôle Sud.

Les images et les données générées par cet effort concerté pourraient nous aider à répondre à certaines des plus grandes questions de la physique. D’une part, nous aurons la première image de l’environnement autour d’un trou noir, ce qui peut aider à déterminer si nos théories sur leur structure sont correctes.

« Depuis le début des années 1970, les gens ont essayé de modéliser l’accumulation de gaz sur un trou noir et il y a beaucoup d’incertitudes », a déclaré Loeb. Cela inclut les champs magnétiques autour d’un trou noir, qui peuvent jouer un rôle dans la formation de jets comme ceux qui émanent de M87: ces flux de radiations et de particules chargées se forment à partir du disque de matériau autour du trou noir et se déplacent à une vitesse proche de celle de la lumière, mais nous ne savons pas exactement comment ils vont se produire.

Les résultats ne contrediront pas la relativité générale

Nous aurons également une meilleure idée du comportement des trous noirs, comme le suggère la théorie de la relativité générale d’Einstein. « Si j’étais un parieur, je dirais que les résultats ne contrediront pas la relativité générale », déclare Samir Mathur de l’Ohio State University.

L’horizon des événements d’un trou noir est la ligne de front de la bataille entre mécanique quantique et relativité générale – nos théories ne concordent pas avec ce qui se passe réellement. Mathur dit que ces nouvelles données ne vont probablement pas éclaircir les choses, parce que la lumière visible par l’EHT ne viendra pas de l’horizon des événements, mais un peu plus loin – un véritable éclairage à l’horizon serait englouti par le trou noir.

Néanmoins, l’image sera une grande réussite, même si ce n’est pas vraiment une surprise. «Nous avons testé la relativité générale dans ces environnements avec des ondes gravitationnelles et les résultats correspondaient assez bien à ce que nous attendions. Mais dans ce cas, nous le verrons, et voir c’est croire », dit Loeb.

Source : New Scientist
Crédit photo : Pixabay

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