Première photographie d'un trou noir

 

Première photographie d'un trou noir

par Azar Khalatbari (Sciences & Avenir) le 10.04.2019

 

Pour la première fois une équipe internationale d’astrophysiciens a réussi à obtenir une photo d’un trou noir supermassif M87*, au cœur de la galaxie M87 ! Une première rendue possible grâce à un télescope d’un genre nouveau, l’Event Horizon Télescope.

 

 Première véritable image d'un trou noir supermassif ©ESA

 

Oublions les simulations numériques qui nous présentaient jusque-là des images reconstituées de trous noirs ! Place à la vraie photo pour la première fois. À 15h exactement l'équipe a dévoilé à l'échelle mondiale la première photo de M87*, le trou noir supermassif au cœur de la galaxie M87, situé à 55 millions d'années-lumière de la Terre dont la masse équivaut à 6,5 milliards de masses solaires. (lire ci-dessous l'interview de Roberto Neri, astrophysicien à l'IRAM, Institut de radioastronomie millimétrique à Grenoble et l'un des 200 signataires de l'article).

 

 Première image de l’ombre d’un trou noir : le trou noir supermassif du centre de la galaxie M87, observé par le réseau EHT. © The EHT collaboration

 

Pour obtenir cette première photo, il a fallu mettre en réseau pas moins de 8 radiotélescopes répartis à travers le Globe pour former dès 2006 un projet fou celui d’un télescope virtuel grand comme la Terre dont l’objectif était bien clair dès le départ : essayer d’obtenir des photos des trous noirs. Treize ans après, c’est fait !

 

Mais rassembler les données pour en faire une photo a pris tout de même deux longues années, tenant en haleine les curieux du ciel et les astrophysiciens eux-mêmes. Il a fallu en effet attendre 4 jours d’une atmosphère limpide — car la vapeur d’eau absorbe aussi les ondes millimétriques, la même longueur d’onde que celle utilisée pour les observations.

 

En avril 2017 une telle aubaine se présentait et les huit radiotélescopes, chacun muni de leur horloge atomique interne ont pu se tourner vers le trou noir exactement en même temps, à un dix millième de milliardième de seconde près. Deux candidats étaient en vue : M87* et SgrA* (Sagittarius A*), le trou noir supermassif de notre galaxie, la Voie Lactée, situé "seulement" à 25.000 années-lumière mais 1700 fois moins massif. En effet , Sgr A* a une masse de 4 millions de fois celle du Soleil, 'seulement'. Finalement après deux années de traitement de données, voici pour la première fois M87*, un vrai trou noir en vraie photo. Reste maintenant à améliorer le système pour que d’autres trous noirs se laissent tirer le portrait.

 

Un réseau de 8 radiotélescopes répartis à travers le Globe

 

Question à Roberto Neri de l’IRAM :

 

Finalement après deux années d’attente la première photo est celle de M87. Pourquoi pas Sgr A* ?

 

Le trou noir supermassif de notre galaxie a beau être beaucoup plus près de nous, il est aussi moins massif et donc développe moins d’énergie gravitationnelle. De plus petite taille, il varie toute les quelques minutes. À cause de cette variabilité, nous avons besoin de plus de temps et des études plus précises pour obtenir son image;

 

Comment expliquer la forme de cette image ?

 

Il faut avoir à l’esprit les effets d’un champ gravitationnel intense sur la lumière, tels que prédits par les travaux d’Einstein. En effet, la gravité d’un objet massif dévie la lumière comme le ferait une lentille. C’est le cas à chaque fois qu’un astre massif se trouve sur la ligne de visée entre l’observateur et  une étoile lointaine. La lumière de l’étoile est déviée et son image paraît déformée. Un trou noir est une lentille gravitationnelle très intense et de ce fait provoque des phénomènes surprenants : par exemple, la lumière émise derrière le trou noir est redirigée par le champ gravitationnel vers l’observateur sur Terre, ce qui nous permet de voir le disque derrière le trou noir. De même à cause de la rotation du disque et du trou noir, l’image semble asymétrique

 

Quelle est l’étape d’après ?

 

L’étape d’après est d’observer à une longueur d’onde plus petite (0,80 mm au lieu de 1,3 mm) pour améliorer encore la résolution angulaire de 35%  et atteindre ainsi 15 microsecondes d’arc, soit la taille qu’aurait une bille à jouer posée sur la Lune, vue depuis la Terre.

Première photographie d'un trou noir

 

Première photographie d'un trou noir

par Azar Khalatbari (Sciences & Avenir) le 10.04.2019

 

Pour la première fois une équipe internationale d’astrophysiciens a réussi à obtenir une photo d’un trou noir supermassif M87*, au cœur de la galaxie M87 ! Une première rendue possible grâce à un télescope d’un genre nouveau, l’Event Horizon Télescope.

 

 Première véritable image d'un trou noir supermassif ©ESA

 

Oublions les simulations numériques qui nous présentaient jusque-là des images reconstituées de trous noirs ! Place à la vraie photo pour la première fois. À 15h exactement l'équipe a dévoilé à l'échelle mondiale la première photo de M87*, le trou noir supermassif au cœur de la galaxie M87, situé à 55 millions d'années-lumière de la Terre dont la masse équivaut à 6,5 milliards de masses solaires. (lire ci-dessous l'interview de Roberto Neri, astrophysicien à l'IRAM, Institut de radioastronomie millimétrique à Grenoble et l'un des 200 signataires de l'article).

 

 Première image de l’ombre d’un trou noir : le trou noir supermassif du centre de la galaxie M87, observé par le réseau EHT. © The EHT collaboration

 

Pour obtenir cette première photo, il a fallu mettre en réseau pas moins de 8 radiotélescopes répartis à travers le Globe pour former dès 2006 un projet fou celui d’un télescope virtuel grand comme la Terre dont l’objectif était bien clair dès le départ : essayer d’obtenir des photos des trous noirs. Treize ans après, c’est fait !

 

Mais rassembler les données pour en faire une photo a pris tout de même deux longues années, tenant en haleine les curieux du ciel et les astrophysiciens eux-mêmes. Il a fallu en effet attendre 4 jours d’une atmosphère limpide — car la vapeur d’eau absorbe aussi les ondes millimétriques, la même longueur d’onde que celle utilisée pour les observations.

 

En avril 2017 une telle aubaine se présentait et les huit radiotélescopes, chacun muni de leur horloge atomique interne ont pu se tourner vers le trou noir exactement en même temps, à un dix millième de milliardième de seconde près. Deux candidats étaient en vue : M87* et SgrA* (Sagittarius A*), le trou noir supermassif de notre galaxie, la Voie Lactée, situé "seulement" à 25.000 années-lumière mais 1700 fois moins massif. En effet , Sgr A* a une masse de 4 millions de fois celle du Soleil, 'seulement'. Finalement après deux années de traitement de données, voici pour la première fois M87*, un vrai trou noir en vraie photo. Reste maintenant à améliorer le système pour que d’autres trous noirs se laissent tirer le portrait.

 

Un réseau de 8 radiotélescopes répartis à travers le Globe

 

Question à Roberto Neri de l’IRAM :

 

Finalement après deux années d’attente la première photo est celle de M87. Pourquoi pas Sgr A* ?

 

Le trou noir supermassif de notre galaxie a beau être beaucoup plus près de nous, il est aussi moins massif et donc développe moins d’énergie gravitationnelle. De plus petite taille, il varie toute les quelques minutes. À cause de cette variabilité, nous avons besoin de plus de temps et des études plus précises pour obtenir son image;

 

Comment expliquer la forme de cette image ?

 

Il faut avoir à l’esprit les effets d’un champ gravitationnel intense sur la lumière, tels que prédits par les travaux d’Einstein. En effet, la gravité d’un objet massif dévie la lumière comme le ferait une lentille. C’est le cas à chaque fois qu’un astre massif se trouve sur la ligne de visée entre l’observateur et  une étoile lointaine. La lumière de l’étoile est déviée et son image paraît déformée. Un trou noir est une lentille gravitationnelle très intense et de ce fait provoque des phénomènes surprenants : par exemple, la lumière émise derrière le trou noir est redirigée par le champ gravitationnel vers l’observateur sur Terre, ce qui nous permet de voir le disque derrière le trou noir. De même à cause de la rotation du disque et du trou noir, l’image semble asymétrique

 

Quelle est l’étape d’après ?

 

L’étape d’après est d’observer à une longueur d’onde plus petite (0,80 mm au lieu de 1,3 mm) pour améliorer encore la résolution angulaire de 35%  et atteindre ainsi 15 microsecondes d’arc, soit la taille qu’aurait une bille à jouer posée sur la Lune, vue depuis la Terre.

Une planète parée de diamant

"En Direct" n°245 novembre 2012

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C’est lors d’un passage devant son étoile, un soleil comparable à celui que nous connaissons, qu’elle a pu être identifiée et mesurée en 2011 : 55 Cancri e est une super terre d’un rayon deux fois supérieur à la nôtre ; sa masse, récemment évaluée, serait huit fois plus élevée. Ses mesures caractéristiques, mises en relation avec des modèles numériques explorant la potentialité de sa constitution interne, mettent en évidence pour la première fois l’existence d’une planète rocheuse à la composition chimique complètement différente de celle de la Terre. Sa surface principalement composée de carbone laisserait apparaître sous une enveloppe de graphite une épaisse couche de diamant, représentant un tiers de la masse de la planète. À l’inverse presque exempt de carbone, l’intérieur se montrerait riche en oxygène, révélant sous du silicium un noyau de fer en fusion.

 

Enseignant-chercheur en astrophysique à l’Institut UTINAM de l’université de Franche-Comté, Olivier Mousis a partagé l’aventure de cette exploration avec des chercheurs de l’université de Yale aux États-Unis. « Nous savons en outre que le soleil de 55 Cancri e possède plus de carbone que d’oxygène : des quantités importantes de carbone et de carbure de silicium étaient indiscutablement disponibles lors de la formation de la planète. » Une preuve supplémentaire de la validité d’une découverte donnant à reconsidérer l’hypothèse de recherche qui avait cours jusqu’à aujourd’hui en astronomie, selon laquelle les planètes rocheuses lointaines pouvaient se comparer à la planète bleue en termes de constituants chimiques, d’atmosphère ou de formes de vie. À quelque quarante années-lumière de la Terre, 55 Cancri e tourne autour de son soleil en dix-huit heures chrono. Lui seul est visible à l’œil nu, dans la constellation du Cancer : la planète de diamant garde pour elle son éclat et encore une grande partie de son mystère, que les astronomes vont s’employer à continuer de découvrir.

 

Contact : Olivier Mousis

Institut UTINAM

Observatoire des sciences de l’Univers THETA de Franche-Comté

Université de Franche-Comté / CNRS

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