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Les astronomes capturent l’image du champ magnétique autour du trou noir de M87

Les astronomes qui ont donné au monde son premier véritable aperçu d’un trou noir ont produit une autre image historique, capturant cette fois la lumière polarisée tourbillonnant autour des champs magnétiques du même monstre mangeur d’étoiles. Mais c’est plus qu’une jolie image. Jamais auparavant il n’a été possible de mesurer la polarisation – qui fait vibrer les ondes lumineuses dans un seul plan – si près du bord d’un trou noir. Les nouvelles observations, basées sur les données collectées par le télescope Event Horizon (EHT) en 2017, sont essentielles pour comprendre comment une galaxie peut projeter des flux d’énergie de milliers d’années-lumière vers l’extérieur de son noyau, ont rapporté plus de 300 scientifiques mercredi dans une paire d’études. .

  Les astronomes capturent l'image du champ magnétique autour du trou noir du M87

Une vue du trou noir supermassif M87 en lumière polarisée. Crédit d’image: Collaboration EHT

« Nous voyons maintenant la prochaine preuve cruciale pour comprendre comment les champs magnétiques se comportent autour des trous noirs », a déclaré la co-auteure Monika Moscibrodzka, professeure adjointe à l’Université Radboud aux Pays-Bas. « L’activité dans cette région spatiale très compacte peut entraîner de puissants jets qui s’étendent bien au-delà de la galaxie. »

Après avoir publié l’image historique du trou noir supermassif au cœur de la galaxie M87, à plus de 55 millions d’années-lumière de la Terre, les chercheurs ont découvert qu’une fraction importante de sa lumière environnante était polarisée.

« La polarisation de la lumière porte des informations qui nous permettent de mieux comprendre la physique derrière l’image que nous avons vue en avril 2019 », a expliqué le co-auteur Ivan Marti-Vidal, chercheur à l’Université de Valence.

Télescope virtuel de la taille de la Terre

Il a fallu plusieurs années pour traiter et analyser les données, a-t-il ajouté, qualifiant le résultat de «jalon majeur». Lorsque la lumière est émise dans les régions chaudes de l’espace où des champs magnétiques sont présents, elle se polarise.

De la même manière que les lunettes de soleil spécialement traitées réduisent les reflets et l’éblouissement des surfaces lumineuses, les astronomes peuvent mieux voir les régions autour d’un trou noir en regardant comment la lumière est polarisée.

Cela permet de cartographier les lignes de champ magnétique au bord intérieur du trou noir.

La matière dans un trou noir est si dense qu’elle crée un champ de gravité duquel même la lumière ne peut pas s’échapper. À la même échelle de compression, la Terre rentrerait dans un dé à coudre.

Cela rend les trous noirs difficiles à voir. Ils sont le plus souvent détectés par le rayonnement produit lorsque leur gravité attire les gaz environnants, un processus appelé accrétion.

Les jets lumineux d’énergie et de matière qui s’étendent sur quelque 5000 années-lumière du noyau de M87 sont l’un des grands mystères de la galaxie.

La plupart de la matière située près du bord d’un trou noir tombe, mais certaines particules s’échappent quelques instants avant la capture et sont soufflées loin dans l’espace.

Un million de soleils

L’image révolutionnaire du trou noir de M87 et de son ombre en lumière polarisée permet aux astronomes de voir pour la première fois cette interaction entre la matière qui entre et qui est éjectée.

Parmi les modèles théoriques concurrents, seuls ceux supposant un gaz fortement magnétisé sont cohérents avec ces nouvelles observations, ont déclaré les chercheurs.

L’EHT n’est pas un instrument unique mais un réseau de huit radiotélescopes couvrant le globe afin de créer un télescope virtuel de la taille de la Terre.

Même dans ce cas, verrouiller une image du trou noir supermassif de M87 est comparable à la photographie d’un caillou sur la Lune.

Il existe deux types de trous noirs.

La première forme lorsque le centre d’une très grande étoile s’effondre sur lui-même, créant une supernova. Ceux-ci peuvent être jusqu’à 20 fois plus massifs que le Soleil, mais sont minuscules dans l’espace.

Les trous noirs dits supermassifs – comme celui qui se trouve au centre de la Voie lactée et de la plupart des galaxies – sont au moins un million de fois plus gros que le Soleil.

Les résultats ont été publiés dans Les lettres du journal astrophysique.

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