Les scientifiques capturent la première image du jet dynamitage depuis le bord d’un trou noir: ScienceAlert

De nouvelles images du trou noir le plus photographié de l’univers donnent un aperçu du comportement du mystérieux trou noir.

Pour la première fois, nous recherchons la source d’un flux massif de plasma dynamité dans l’espace depuis le bord du trou noir supermassif M87*. C’est aussi la première fois que nous voyons l’ombre et le jet du trou noir ensemble dans la même image, un spectacle qui devrait aider les astronomes à comprendre comment ces sorties géantes de plasma sont créées.

« Nous savons que des jets jaillissent de la région autour des trous noirs », dit l’astronome Ro Sen Lu de l’Observatoire astronomique de Shanghai en Chine, « Mais nous ne comprenons toujours pas entièrement comment cela se produit réellement. Pour étudier cela directement, nous devons observer l’origine du jet aussi près que possible du trou noir. »

Les trous noirs, comme nous le savons tous, sont connus pour ne rien dégager de ce que nous pouvons détecter. Ils sont si denses que l’espace-temps s’enroule efficacement dans une sphère fermée autour d’eux, de sorte qu’il n’y a pas de vitesse dans l’univers suffisante pour atteindre la vitesse de fuite. Mais l’espace en dehors des limites de cette sphère – ce que nous appelons l’horizon des événements – est une autre affaire.

C’est une région extrême où la gravité règne en maître. Toute matière à proximité est prise dans son embuscade et tourne en un disque de matière qui se déverse dans le trou noir comme de l’eau dans une gouttière. La friction et la gravité chauffent ce matériau, le faisant briller ; C’est ce que nous avons vu dans la désormais célèbre image de M87* publiée pour la première fois en 2019, à partir de données recueillies en 2017 par le télescope Event Horizon (ISE) coopérer.

Mais toute la matière n’est pas nécessairement entraînée au-delà de l’horizon des événements. Certains patinent jusqu’au bord avant d’être lancés dans l’espace depuis les régions polaires du trou noir, formant des jets qui peuvent se déplacer à un pourcentage significatif de la vitesse de la lumière et perforer de vastes distances dans l’espace interstellaire.

Les astronomes pensent que ce matériau a été dérivé du bord intérieur du disque le long des lignes de champ magnétique à l’extérieur de l’horizon des événements. Ces lignes de champ magnétique accélèrent les particules de sorte que lorsqu’elles atteignent les pôles, elles sont lancées très rapidement dans l’espace.

Ce sont les contours. Il est difficile de cerner les détails. Nous savons que M87* a un avion A 100 000 années lumière aux longueurs d’onde radio, qui sont à peu près le diamètre de notre galaxie. Ainsi, en 2018, les astronomes ont utilisé les puissants radiotélescopes de United pour former le Global mm-VLBI Array (GMVA) pour voir s’ils peuvent capturer en détail la zone d’où décollent les avions. Il a collecté des données de longueur d’onde plus longue à partir de l’EHT, révélant différentes informations.

« Le M87 a été observé pendant de nombreuses décennies, et il y a 100 ans, nous savions que l’avion existait, mais nous ne pouvions pas le mettre en contexte », Lou dit. « Avec GMVA, y compris les principaux instruments du NRAO et du GBO, nous remarquons moins d’hésitation, nous voyons donc plus de détails – et maintenant nous savons qu’il y a plus de détails à voir. »

Située à environ 55 millions d’années-lumière, la galaxie M87 abrite un trou noir supermassif d’environ 6,5 milliards de fois la masse du Soleil et recueille activement la matière d’un disque qui l’entoure. L’image capturée par l’EHT a montré, pour la première fois, l’ombre de ce trou noir – une région sombre au centre d’un anneau lumineux de matière, déformée par la courbure gravitationnelle de l’espace-temps.

La nouvelle image montre une région spatiale plus large que l’image EHT. Elle révèle que la portée du plasma autour de M87* est bien supérieure à ce que l’on voit sur l’image EHT, ainsi que la source du jet.

« L’imagerie EHT originale n’a révélé qu’une partie du disque d’accrétion entourant le centre du trou noir. En modifiant les longueurs d’onde d’observation de 1,3 mm à 3,5 mm, nous pouvons voir davantage le disque d’accrétion, et maintenant le jet, en même temps. temps, » dit l’astronome Tony Minter Observatoire national de radioastronomie. « Cela a révélé que l’anneau autour du trou noir est 50% plus grand que nous ne le pensions auparavant. »

La nouvelle image a également révélé de nouvelles informations sur la façon dont le jet est lancé depuis la région de l’espace autour du trou noir, confirmant que les lignes de champ magnétique jouent en effet un rôle important dans le transport de la matière à lancer sous forme de jets.

Mais ils n’agissent pas seuls. une Des vents forts Il émet depuis le disque lui-même, alimenté par la pression de rayonnement. La photo montre que ces vents contribuent à la création du M87.

C’est une percée très importante dans la science des trous noirs, mais les chercheurs n’ont pas fini. Il y a beaucoup à voir dans l’ensemble du spectre radio, et le M87* a prouvé qu’il pouvait livrer.

« Nous prévoyons de surveiller la région autour du trou noir au centre de M87 à différentes longueurs d’onde radio pour étudier l’émission du jet », dit l’astronome Eduardo Ross de l’Institut Max Planck de radioastronomie en Allemagne. « Les années à venir seront passionnantes, car nous pourrons en savoir plus sur ce qui se passe près de l’une des régions les plus mystérieuses de l’univers. »

Recherche publiée dans nature.