Medeiros et al. 2023
L’image emblématique d’un trou noir supermassif dans la galaxie Messier 87 (M87) – décrite par les astronomes comme un « beignet orange flou » – était un témoignage étonnant des capacités du télescope Event Horizon (EHT). Mais il y avait encore des lacunes dans les données d’observation, limitant la résolution que l’EHT a pu atteindre. Aujourd’hui, quatre membres de la collaboration EHT ont appliqué une nouvelle technique d’apprentissage automatique appelée PRIMO (modélisation interférométrique en composantes principales) aux données originales de 2017, donnant à cette célèbre image sa première cure de jouvence. Ils ont décrit leur exploit dans un nouvel article publié dans The Astrophysical Journal Letters.
« PRIMO est une nouvelle approche de la tâche difficile de construire des images à partir d’observations EHT », a déclaré le co-auteur Tod Lauer (NOIRLab). « Il fournit un moyen de compenser les informations manquantes sur l’objet observé, qui sont nécessaires pour générer l’image qui aurait été vue à l’aide d’un seul radiotélescope gigantesque de la taille de la Terre. »
Comme nous l’avons signalé précédemment, l’EHT n’est pas un télescope au sens traditionnel du terme. Au lieu de cela, il s’agit d’une collection de télescopes dispersés dans le monde entier, y compris du matériel d’Hawaï à l’Europe et du pôle Sud au Groenland, bien que tous n’aient pas été actifs lors des premières observations. Le télescope est créé par un processus appelé interférométrie, qui utilise la lumière capturée à différents endroits pour construire une image avec une résolution qui est l’équivalent d’un télescope géant (un télescope si grand, c’est comme s’il était aussi grand que la distance entre le emplacements les plus éloignés des télescopes individuels).
En 2019, l’EHT avait fait la une des journaux en annonçant la première image directe d’un trou noir, situé dans la constellation de la Vierge, à quelque 55 millions d’années-lumière. C’était un exploit qui aurait été impossible il y a à peine une génération, rendu possible par des percées technologiques, de nouveaux algorithmes innovants et, bien sûr, la connexion de plusieurs des meilleurs observatoires radio du monde. Le magazine Science a nommé l’image sa percée de l’année.
L’EHT a capturé des photons piégés en orbite autour du trou noir, tourbillonnant à une vitesse proche de la lumière, créant un anneau lumineux autour de lui. Les astronomes en ont déduit que le trou noir tourne dans le sens des aiguilles d’une montre. L’imagerie a également révélé l’ombre du trou noir, une région centrale sombre à l’intérieur de l’anneau. Cette ombre est aussi proche que les astronomes peuvent arriver à prendre une photo du trou noir réel, dont la lumière ne peut pas s’échapper une fois qu’elle traverse l’horizon des événements. Et tout comme la taille de l’horizon des événements est proportionnelle à la masse du trou noir, l’ombre du trou noir l’est aussi : plus le trou noir est massif, plus l’ombre est grande. C’était une confirmation étonnante de la théorie générale de la relativité, montrant que ces prédictions tenaient même dans des environnements gravitationnels extrêmes.
Medeiros et al. 2023
Deux ans plus tard, l’EHT a publié une nouvelle image du même trou noir, montrant cette fois à quoi il ressemblait en lumière polarisée. La capacité de mesurer cette polarisation pour la première fois – une signature des champs magnétiques au bord du trou noir – a donné un nouvel aperçu de la façon dont les trous noirs engloutissent la matière et émettent de puissants jets à partir de leurs noyaux. Cette polarisation a permis aux astronomes de cartographier les lignes de champ magnétique au bord intérieur et d’étudier l’interaction entre la matière entrant et soufflée vers l’extérieur.