La célèbre image du trou noir central de la Voie lactée Sgr A* serait fausse !
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Voici Sagittaire A* au centre de notre Voie lactée, imagé en ondes millimétriques par l’Télescope Horizon d’événement en 2022. C’est cette image qu’il faudrait modifier selon l’étude japonaise.
© EHT
En 2019 et 2022, pour la toute première fois de notre histoire, une grande équipe de chercheurs avait réussi à produire la première image d’un trou noir supermassif, d’abord celui démesuré d’une galaxie lointaine (M87*), puis celui de la Voie lactée (Sgr A*).
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Son nom est Sagittarius A* (abrégé en Sgr A*), un monstre de 4 millions de fois la masse du Soleil, mais seulement 18 fois plus grand. Sa compacité en fait donc un astre dont la gravité est si forte qu’une fois son horizon des événements franchi — sa frontière — plus rien, ni lumière ni matière ni information ne peut plus en sortir. Les trous sont donc des ombres à peu près sphériques dans l’espace, mais les astronomes les repèrent par l’impact qu’ils ont sur leur environnement. Sgr A*, lui, se trouve à 27 000 années-lumière de nous, car c’est notre distance qui nous sépare du centre de la Voie lactée.
Comparaison du trou noir M87* et du nôtre, alias Sgr A*, puis de ce dernier avec la taille du Soleil et l’orbite de Mercure autour de notre étoile.
© EHT / ESO
Publicité, votre contenu continue ci-dessous Fun fact / À savoir<p class="ed__a-p ed__bdy__l">Les trous noirs sont les « objets » les plus simples à définir dans tout l'Univers ! Ils ne sont caractérisés que par trois paramètres (et sans doute seulement deux) :</p>Leur masseLeur vitesse de rotation, appelée spin, qui va de 0 à 1 (1 étant la vitesse de la lumière dans le vide, soit le maximum permis)Théoriquement, ils pourraient avoir une charge électrique, mais on pense que dans la réalité ils sont toujours neutres<h2 class="ed__a-t" id="l-image-serait-fausse-elle-devrait-etre-plus-allongee-moins-ronde">L'image serait fausse, elle devrait être plus allongée, moins ronde</h2><p class="ed__a-p ed__bdy__l">Mais revenons sur l'annonce de cette équipe japonaise parue dans <a rel="nofollow noopener" href="https://academic.oup.com/mnras/article/534/4/3237/7660988?login=false#488417517" target="_blank">le bulletin mensuel de la Royal Astronomical Society</a>. L'équipe a utilisé la même campagne de données de 2017 de l'Event Horizon Telescope et a constaté des erreurs de reconstruction dues à des artefacts. Nous reviendrons plus loin sur comment cette image a pu être produite initialement, car c'est passionnant et techniquement très intéressant — de nombreux algorithmes avaient été utilisés. Voici à quoi la région autour de Sgr A* devrait plutôt ressembler selon cette étude :</p><p class="ed__a-p ed__bdy__l">
La région entourant l’ombre du trou noir Sgr A* est moins circulaire, donc plus allongée selon ces nouvelles interprétations.
© Makoto Myoshi et al (MNRAS, 2024)
Ici, l’équipe a voulu corriger les erreurs dues aux vides d’information. Il convient de rappeler que l’image de Sgr A* avait donné beaucoup de fil à retour à l’EHT : par rapport à sa distance à nous, il n’est pas si grand. Par rapport à sa taille, sa variabilité lumineuse est effectivement de 20 secondes quand celle de M87* est de plusieurs heures, ce dernier « pesant » 6 milliards de masses solaires et étant beaucoup plus gros (voir image plus haut). Les scientifiques japonais ont utilisé une technique hybride de reconstruction d’image pour éviter les fameux artefacts.
Ils ont en plus obtenu des résultats exploitables scientifiquement au-delà de la nouvelle forme allongée est-ouest du trou noir. Et voici ce qu’ils notent :
L’angle de vue par lequel nous l’observons est d’environ 44° La vitesse de rotation du trou noir supermassif est d’environ 60 % de la vitesse de la lumière
Ces deux paramètres étaient jusqu’ici très difficiles à déterminer sur l’image de l’EHT.
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Mais comment imager un trou noir si celui-ci n’émet aucune lumière ? Est-ce une photo ?
C’est une bonne question… Par définition, un trou noir n’émet ni ne libère de lumière, car celle qui franchit son horizon tombe inexorablement en lui. Mais tout comme le vent invisible dont nous observons l’impact sur l’environnement, il se trahit. Harry Potter lui-même, rendu invisible par sa cape magique, ferait moins le malin si on jetait des kilos de farine là où il se trouve. De même, les trous noirs font rayonner la poussière et la matière qui tourne autour d’eux et se dévoilent à nous.
Néanmoins, ils sont loin, surtout les trous noirs géants, dit aussi supermassifs, logés au centre des galaxies. La taille apparente du trou noir Sgr A* représente environ celui d’une pomme à la surface de la Lune vue depuis la Terre ! Pour imager une image d’un objet si petit, il faut un télescope de la taille de la Terre. Il a donc fallu relier des télescopes entre eux : c’est de l’interférométrie, principe qui a été appliqué pour l’EHT. Plusieurs nuits d’observations furent ainsi nécessaires en 2017 pour obtenir les images célèbres.
Les huit radiotélescopes reliés par l’EHT.
© EHT
Les ondes reçues sont millimétriques, monochromatiques, et la phase de construction de l’image a été la plus complexe et la plus longue. Il a fallu créer des algorithmes spéciaux pour combler les vides et obtenir l’anneau de chaque trou noir. Ce n’est donc pas une « photo » au sens habituel, mais une image. Katie Bouman fut le visage médiatique de cette reconstruction et de l’algorithme, mais en réalité ils étaient des dizaines à développer ces processus.
Katie Bouman devant les nombreux disques durs de données à la base de l’image du trou noir M87*, la première réalisation.
© Katie Bouman
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Photo célèbre de Katie Bouman découvrant l’image de M87* sur son PC.
© Katie Bouman
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