Une nouvelle image d’un trou noir révèle les champs magnétiques qui l’entourent

L’Event Horizon Telescope (EHT) vient de prendre une nouvelle image de l’objet massif qui se cache au centre de la galaxie Messier 87 (M87), cette fois en lumière polarisée. Les astronomes pensent que cette image est particulièrement intéressante, car c’est la première fois que la polarisation, caractéristique des champs magnétiques, est mesurée si près du bord d’un trou noir.

Selon Monika Mościbrodzka, coauteur de cette nouvelle recherche et chercheur à l’Université Radboud aux Pays-Bas :

Nous voyons maintenant le prochain indice crucial pour comprendre comment les champs magnétiques se comportent autour des trous noirs, et comment l’activité dans cette région très compacte de l’espace peut entraîner de puissants jets qui s’étendent bien au-delà de la galaxie.

En avril 2019, l’EHT a révélé la première preuve visuelle directe d’un trou noir supermassif et de son ombre, l’une des plus grandes réussites scientifiques de ces derniers temps.

L’EHT est en fait issue d’une très grande collaboration, reliant des données chronométrées avec précision provenant de huit observatoires terrestres du monde entier pour créer un télescope virtuel de la taille de la Terre.

Le télescope Event Horizon, un réseau de 8 radiotélescopes répartis dans le monde entier. (AFP)

La première image, également de M87, a été obtenue après des décennies de recherche. Elle montre le disque du trou noir éclipsant la lueur du rayonnement de haute énergie derrière lui.

Depuis lors, les astronomes ont réalisé qu’une quantité significative de la lumière autour du trou noir est polarisée. Vous connaissez peut-être mieux le concept de polarisation grâce à vos lunettes de soleil, dont les verres filtrent la lumière pour réduire les reflets. De la même manière, les champs magnétiques peuvent agir pour polariser la lumière émise par un trou noir. La mesure de la polarisation peut aider les astronomes à cartographier les lignes de champ magnétique et ainsi obtenir une vue plus précise de la région autour de M87.

Trois vues, en lumière polarisée, des régions centrales de la galaxie Messier 87 (M87). La première obtenue par le vaste Réseau (Sub-)Millimétrique de l’Atacama (ALMA) qui dévoile en partie le jet en lumière polarisée. La seconde image par le Very Long Baseline Array (VLBA) et la dernière obtenue par l’Event Horizon Telescope. (EHT Collaboration/ ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/ Goddi et Col./ VLBA (NRAO)/ Kravchenko et Col./ J. C. Algaba, I. Martí-Vidal)

Le coauteur, Iván Martí-Vidal, de l’université de Valence en Espagne, explique :

La polarisation de la lumière transporte des informations qui nous permettent de mieux comprendre la physique qui sous-tend l’image que nous avons vue en avril 2019, ce qui n’était pas possible auparavant. Dévoiler cette nouvelle image en lumière polarisée a nécessité des années de travail en raison des techniques complexes utilisées pour obtenir et analyser les données.

Les astronomes tentent de comprendre comment le trou noir consomme de la matière tout en en rejetant d’autres et de l’énergie, dans des jets incroyablement puissants qui s’étendent sur plus de 5 000 années-lumière. La compréhension des champs magnétiques sera un élément clé de ce travail.

Messier 87 capturée par le Very Large Telescope de l’ESO. (ESO)

Cette nouvelle image, qui capture la région située juste à l’extérieur du trou noir où la matière entre et sort, peut aider l’équipe à mieux étudier ces mystérieux processus. Les observations révèlent également que cette région est probablement remplie de gaz fortement magnétisé.

Pour Jason Dexter, collaborateur à l’Université du Colorado Boulder aux États-Unis :

Les observations suggèrent que les champs magnétiques au bord du trou noir sont suffisamment puissants pour repousser le gaz chaud et l’aider à résister à la gravité. Seul le gaz qui glisse à travers le champ peut spiraler vers l’intérieur jusqu’à l’horizon des événements.

La vidéo ci-dessous commence par une vue obtenue par l’ALMA, un télescope dont l’ESO est partenaire et qui fait partie du télescope Event Horizon, réalisant un zoom sur le cœur de M87, en présentant des observations successivement plus détaillées. À la fin de la vidéo, nous voyons la toute première image d’un trou noir publiée en 2019, suivie de la nouvelle image publiée cette semaine : comment cet objet supermassif apparaît en lumière polarisée.

Deux études publiées dans The Astrophysical Journal Letters, l’une portant sur la manière dont les images polarimétriques ont été produites : First M87 Event Horizon Telescope Results. VII. Polarization of the Ring et l’autre sur les interprétations et les implications : First M87 Event Horizon Telescope Results. VIII. Magnetic Field Structure near The Event Horizon. Présentées sur le site de l’ESO : Des astronomes capturent l’image des champs magnétiques situés en périphérie du trou noir de la galaxie M87.