L'un des trois télescopes à fournir des données révolutionnaires sur un trou noir éloigné, le télescope James Clerk Maxwell se trouve au sommet de Mauna Kea à Hawaii. Photo de Nik Szymanek
Le point de non retour a enfin été découvert. A 50 millions d'années-lumière de la Terre, au cœur de la galaxie Messier 87, un trou noir six fois plus massif que le Soleil a fourni aux scientifiques la première mesure de ce que l'on appelle un «horizon des événements». au-delà duquel la matière est perdue à jamais par le trou noir.
«Une fois que les objets ont traversé l'horizon des événements, ils sont perdus pour toujours», explique Shep Doeleman, associé de recherche au Centre d'astrophysique Harvard-Smithsonian et auteur principal du document publié dans Science Express.
Les trous noirs sont les objets les plus denses de l'univers. «La gravité est telle que ce n'est pas seulement la matière qui peut traverser l'horizon des événements et se faire aspirer dans le trou noir, mais même un photon de lumière», déclare le co-auteur Jonathan Weintroub, également au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. «Il est un peu paradoxal de prétendre que nous avons mesuré un trou noir, car les trous noirs sont noirs. Nous mesurons la lumière, ou dans notre cas, les ondes radio »autour du trou noir, pas du trou noir lui-même.
Le trou noir en question est l'un des deux plus grands du ciel, selon un article de septembre 2011 intitulé «La taille de la région de lancement d'un avion à réaction en M87», qui expliquait comment prendre des mesures de l'horizon des événements.
Décrite dans l'article, "Structure de lancement de jet résolue près du trou noir supermassif dans M87", ces jets sont constitués de "particules relativistes pouvant s'étendre sur des centaines de milliers d'années-lumière, fournissant un mécanisme important pour la redistribution de la matière et de l'énergie à grande échelle qui affectent l'évolution galactique. »Image de la NASA et de l'équipe Hubble Heritage de STScI / AURA
Weintroub explique que, loin d'être fantastiques et étrangement bizarres, les trous noirs constituent également des cibles d'étude intéressantes, en particulier les dix pour cent présentant ce que l'on appelle des jets, ou des éclats de matière émettant de la lumière qui sont convertis en énergie alors que des masses se rapprochent de l'horizon des événements. . Soutenus par la théorie de la relativité générale d'Einstein, ces jets ont fourni le rayonnement nécessaire à l'équipe de Weintroub pour effectuer ses mesures.
En utilisant les données combinées de radiotélescopes à Hawaii, en Arizona et en Californie, les chercheurs ont créé un télescope «virtuel» capable de capturer 2 000 fois plus de détails que le télescope spatial Hubble. À ce niveau de détail, les chercheurs ont pu mesurer ce que l’on appelle «l’orbite circulaire la plus interne» de la matière en dehors du trou noir, ainsi que l’horizon des événements de M87. Si l'horizon des événements est la porte menant à un trou noir, l'orbite circulaire la plus interne stable ressemble au porche; passé ce point, les corps vont commencer à s’enrouler vers l’horizon des événements.
«Nous espérons ajouter d'autres télescopes», déclare Weintroub. «C’est vraiment ce que nous devons faire pour commencer à créer de nouvelles images et comprendre ce qui se passe à la base du jet.»
Weintroub explique: «J'ai vu des manchettes disant que nous avions créé une image du trou noir. Nous n'avons en fait créé aucune image, et si nous avions créé une image, ce serait le motif de rayonnement dans le voisinage immédiat du trou noir, parce que le trou noir est noir. "
Bien que l'apparence des trous noirs puisse être simple à décrire (ils sont noirs), leur comportement devient vite étrange et c'est précisément la promesse scintillante qui attend à l'horizon des événements.
«Les trous noirs sont intéressants, dit Weintroub, car une des choses que Einstein prédit avec sa théorie de la relativité générale est que le rayonnement plie la lumière». En réalité, poursuit Weintroub, Einstein a affirmé que la gravité d'objets massifs (trous noirs inclus ) plie réellement l'espace dans lequel la lumière se déplace.
Comme le dit Weintroub, «la gravité plie le tissu même de l'espace, et une gravité intense plie intensément le tissu de l'espace».
Alors que le télescope virtuel s'étend à d'autres sites au Chili, en Europe, au Mexique, au Groenland et au pôle Sud, Weintroub affirme qu'ils seront en mesure de créer des images toujours plus détaillées d'ici cinq ans environ. «Quand nous commencerons à créer des images, nous pourrons voir si le rayonnement qu'un trou noir admet est« focalisé », comme le prédisait Einstein.
Pendant ce temps, ici dans la Voie Lactée, les choses sont tout aussi excitantes pour différentes raisons. Bien que le trou noir au centre de notre galaxie soit ce que Weintroub appelle «calme» et qu’il n’ait pas de jet, les chercheurs du Centre astrophysique Harvard-Smithsonian ont découvert en septembre un nuage de gaz doté de capacités de formation de planète dirigée vers le trou noir de la Voie lactée.
