Voici enfin la première image du trou noir supermassif au centre de notre galaxie

Les scientifiques de la collaboration Telescope Event Horizon ont dévoilé la première image de Sagittaire A*, le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée.

Au cœur de notre galaxie, la Voie lactée, se trouve un "monstre" : un trou noir supermassif dont la masse est équivalente à quatre millions de fois celle de notre Soleil et qui absorbe tout matériau, y compris le gaz, la poussière et les étoiles errant dans son immense attraction gravitationnelle.

Les scientifiques ont utilisé le télescope Event Horizon (EHT), un réseau mondial d'observatoires travaillant collectivement pour observer les sources radio associées aux trous noirs, pour étudier ce mystérieux résident de la Voie lactée. Ce jeudi, à travers de multiples conférences de presse à travers le monde, les astronomes ont annoncé disposer enfin d'une image de ce trou noir, baptisé Sagittarius A*, ou SgrA*. Un événement attendu de longue date qualifié de "résultat révolutionnaire" , par les responsables de l'EHT.

Ce résultat apporte la preuve que l'objet est bien un trou noir et fournit des indices précieux sur le fonctionnement de ces géants, dont on pense qu'ils se trouvent au centre de la plupart des galaxies, selon les scientifiques.

En effet, cette image constitue un regard longtemps attendu de l'objet massif qui se trouve au centre même de notre galaxie. Les scientifiques avaient déjà observé des étoiles en orbite autour d'un objet invisible, compact et très massif au centre de la Voie lactée. Cela suggérait fortement que cet objet connu sous le nom de Sagittarius A* était un trou noir, et l'image d'aujourd'hui en fournit la première preuve visuelle directe.

Bien que nous ne puissions pas voir le trou noir lui-même, car il est complètement sombre, le gaz incandescent qui l'entoure en révèle la signature : une région centrale obscure (appelée ombre) entourée d'une structure brillante en forme d'anneau. Cette nouvelle image montre la lumière déformée par la puissante gravité du trou noir.

Le travail a ausi permis de découvrir que le trou noir tourne et est orienté plus ou moins face à nous. "On le voit par le dessus du donut", comme le décrit l'astronome français Eric Lagadec.

"Nous avons été stupéfaits de voir à quel point la taille de l'anneau correspondait aux prédictions de la théorie de la relativité générale d'Einstein", a déclaré le scientifique du projet EHT, Geoffrey Bower, de l'Institut d'astronomie et d'astrophysique, Academia Sinica, Taipei. "Ces observations sans précédent ont considérablement amélioré notre compréhension de ce qui se passe au centre même de notre galaxie, et offrent de nouvelles perspectives sur la façon dont ces trous noirs géants interagissent avec leur environnement."

La collaboration Télescope Event Horizon a été mise sur pied en 2012 dans le but d’obtenir les premières images directes de trous noirs. En 2019, l’équipe EHT avait dévoilé la toute première photo d’un trou noir. L’image – un anneau lumineux de rouge, jaune et blanc entourant un centre sombre – montrait le trou noir supermassif au centre d’une autre galaxie appelée Messier 87, ou M87.

Voici enfin la première image du trou noir supermassif au centre de notre galaxie
©ESO/EHT. Première image du trou noir au sein de notre galaxie.

Un trou noir est une région de l’espace-temps avec une gravité si intense que rien, pas même la lumière, ne peut s’en échapper. “ Pour cette raison, nous l’appelons “noir”. Puisque la matière qui tombe dessus (ou dedans), semble disparaître, cela fait penser à un “trou ”, expliquent les scientifiques de l’EHT. L’horizon des événements est la surface limite entre l’espace et “l’intérieur” du noir trou. C’est la “région de non-retour”, c’est-à-dire que tout ce qui traverse l’horizon des événements sera à jamais incapable de s’échapper.”

Comme les trous noirs n'émettent aucune lumière, les observations sont difficiles. L'objectif est donc d'imager leur "ombre" ou "silhouette" créée par la courbure de la lumière sous une gravité extrême. " Ceci n'est possible qu'avec une image très nette du trou noir dans le spectre microondes, en combinant virtuellement des télescopes répartis sur le Terre en un seul télescope aussi grand que notre globe. Les télescopes individuels sont placés dans des endroits éloignés, à haute altitude avec une atmosphère sèche pour éviter l'effet de la vapeur d'eau. Leur signal enregistré est combiné et travaillé pour obtenir l'image finale", expliquent les chercheurs de l'EHT.

Concrètement, les scientifiques du projet ont recherché un anneau de lumière – matière perturbée surchauffée et rayonnement circulant à une vitesse énorme au bord de l’horizon des événements – autour d’une région d’obscurité représentant le trou noir réel.

"La résolution de notre réseau mondial de radiotélescopes à cette longueur d'onde nous permettrait de déterminer la taille d'une balle de ping-pong sur la Lune" , précisent encore les chercheurs.

Dix millions d'étoiles

Connue sous le nom de galaxie spirale, la Voie lactée vue de dessus ou de dessous ressemble à un moulinet en rotation, avec notre Soleil situé sur l’un des bras spiraux et le Sagittaire A* situé au centre. La galaxie contient au moins cent milliards d’étoiles. Et sa région centrale, en direction des constellations du Sagittaire, Ophiuchus, et Scorpius, compte environ dix millions d’étoiles. Mais la région centrale est obscurcie pour la lumière visible vue de la Terre en raison de la présence de poussières interstellaires, ce qui a compliqué les observations et leurs analyses.

Les observations les plus récentes d’étoiles en orbite autour de Sgr A*, donnent au trou noir une masse d’environ quatre millions de masses solaires. Pour cette masse, le rayon de l’horizon des événements est d’environ 6 millions de kilomètres. Sa toute première image doit permettre de mieux estimer sa masse.

Sagittaire A* est situé à environ 26 000 années-lumière (la distance parcourue par la lumière en un an, 9,5 milliards de km) de la Terre. Le trou noir M87 est donc beaucoup plus éloigné et massif que Sagittarius A*, estimé à 6,5 milliards de masses solaires et situé à environ 54 millions d’années-lumière de la Terre avec une masse de 6,5 milliards de fois celle de notre Soleil. En divulguant la photo de ce trou noir, les chercheurs avaient déclaré que leurs travaux montraient qu’Albert Einstein, le célèbre physicien théoricien, avait correctement prédit que la forme de l’ombre serait presque un cercle parfait.

"Nous avons deux types de galaxies complètement différents et deux masses de trous noirs très différentes, mais près du bord, ces trous noirs semblent étonnamment similaires", explique Sera Markoff, coprésidente du conseil scientifique de l'EHT et professeur d'astrophysique théorique à l'université d'Amsterdam, aux Pays-Bas. "Cela nous indique que la relativité générale régit ces objets de près, et que toutes les différences que nous voyons plus loin doivent être due à des différences dans la matière qui entoure les trous noirs."


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