L’analyse approfondie du trou noir supermassif M87*
Il pourrait s’agir du premier trou noir photographié par l’humanité, mais les habitudes alimentaires du trou noir supermassif M87* ne sont pas belles à voir. C’est ce qu’ont découvert les astronomes lors de l’évaluation de la turbulence dans le flux de matière, ou l’accrétion, alimentant le trou noir supermassif situé à 55 millions d’années-lumière de la Terre, au cœur de la galaxie Messier 87 (M87). L’équipe a également pu déterminer que l’axe autour duquel M87* tourne pointe loin de la Terre.
Des observations révélatrices
Cette analyse approfondie de M87*, qui a une masse équivalente à celle de 6,5 milliards de soleils, ainsi que de la structure et de la dynamique du gaz ou du plasma surchauffé à son bord extérieur, ou horizon des événements, a été rendue possible grâce aux observations effectuées par le télescope Event Horizon en avril 2017 et avril 2018. Ces images ont permis une analyse pluriannuelle à l’aide d’un ensemble amélioré et élargi de simulations informatiques. Les observations de 2018, combinées aux données de 2017, révèlent une image nuancée du flux d’accrétion de M87*, a déclaré Eduardo Ros, membre de l’équipe et chercheur à l’Institut Max Planck d’astronomie radio (MPIfR), dans un communiqué. L’étude souligne la nature évolutive des structures de plasma près de l’horizon des événements, offrant des indices sur les mécanismes de variabilité qui régissent les environnements des trous noirs. Ce processus itératif de modélisation et d’observation est essentiel pour dévoiler les mystères de la dynamique de l’environnement des trous noirs, a ajouté Ros.
Une année dans la vie d’un trou noir supermassif
La première image de M87*, et donc la première image de n’importe quel trou noir pour l’humanité, a été prise par l’EHT en 2017 et rendue publique en 2019. Elle était remarquable pour son anneau doré lumineux, qui représente le plasma tourbillonnant autour de l’horizon des événements du trou noir à une vitesse proche de celle de la lumière. L’un des aspects les plus frappants de cette image de M87* était sa ressemblance frappante avec les prédictions théoriques basées sur la théorie de la gravité d’Albert Einstein, la relativité générale. Cet anneau était toujours présent dans les observations de 2018, mais depuis 2017, la section la plus lumineuse avait dévié de 30 degrés dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Les scientifiques pensent que ce décalage est dû à la turbulence dans l’anneau de plasma autour de M87*. Le milieu d’accrétion du trou noir est turbulent et dynamique. Étant donné que nous pouvons considérer les observations de 2017 et de 2018 comme des mesures indépendantes, nous pouvons mieux contraindre l’environnement du trou noir avec une nouvelle perspective, a déclaré Hung-Yi Pu, membre de l’équipe et chercheur à l’Université normale nationale de Taïwan, dans le communiqué. Ce travail met en évidence le potentiel transformateur de l’observation de l’évolution du trou noir dans le temps. À l’aide de trois fois plus de données disponibles en 2017, l’équipe de l’EHT a étudié les modèles de l’alimentation, ou de l’accrétion, de M87* au cours des deux années. Lorsque la matière est alimentée à un trou noir à partir du nuage aplati de matière qui l’entoure appelé disque d’accrétion, cette matière peut spiraler vers l’intérieur dans la direction de rotation du trou noir, ou s’alimenter vers l’intérieur dans le sens inverse. Les changements entre les images de M87* de 2017 et 2018 semblent correspondre à un gaz s’écoulant vers l’intérieur et à contre-rotation du monstre du trou noir.
Des conclusions révélatrices
Les conclusions de l’équipe, combinées aux observations de l’ombre de M87* réalisées en 2023 par l’Array Millimétrique VLBI Global (GMVA), dressent un tableau plus détaillé du trou noir de ce monstre, de son environnement et de sa dynamique. Cette étude souligne l’importance d’intégrer des ensembles de simulations plus vastes et plus diversifiés dans l’étude des trous noirs supermassifs, a déclaré Christian M. Fromm, membre du groupe de théorie de l’EHT et chercheur au MPIfR, dans le communiqué. En intégrant des données multi-époques à des modèles avancés, nous pouvons mieux comprendre les processus dynamiques qui régissent les variations de luminosité observées près de M87*. L’équipe de l’EHT continue d’examiner les données collectées par l’ensemble de télescopes de la taille de la Terre en 2021 et 2022 afin d’obtenir des informations plus approfondies sur l’écoulement turbulent du plasma autour de M87*. Cette approche ouvre la voie à des études futures sur l’interaction complexe entre la dynamique du plasma et la rotation des trous noirs. Les recherches de l’équipe ont été publiées mercredi 22 janvier dans le journal Astronomy & Astrophysics.
