Webb et le télescope Event Horizon révéleront le trou noir supermassif de la Voie lactée

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Sur les sommets isolés de la planète, les scientifiques attendent que ce soir soit la nuit : la coordination complexe entre des dizaines de télescopes au sol et dans l’espace est terminée, le temps est clair, les problèmes techniques ont été résolus – les étoiles métaphoriques sont alignées.

Il est temps de regarder le trou noir supermassif au cœur de notre galaxie de la Voie lactée.

Ce « Sudoku de programmation », comme l’appellent les astronomes, se produit chaque jour d’une campagne d’observation de la collaboration Event Horizon Telescope (EHT), et ils auront bientôt un nouvel acteur à prendre en compte ; Le télescope spatial James Webb de la NASA se joindra à l’effort. Au cours de la première série d’observations de Webb, les astronomes utiliseront sa puissance d’imagerie infrarouge pour relever certains des défis uniques et persistants présentés par le trou noir de la Voie lactée, nommé Sagittaire A* (Sgr A* ; l’astérisque se prononce comme “étoile”).

En 2017, EHT a utilisé la puissance d’imagerie combinée de huit installations de radiotélescopes à travers la planète pour capturer la première vue historique de la région entourant immédiatement un trou noir supermassif, dans la galaxie M87. Sgr A* est plus proche mais plus faible que le trou noir de M87, et des éruptions scintillantes uniques dans le matériau qui l’entoure modifient le motif de la lumière toutes les heures, ce qui présente des défis pour les astronomes.

“Le trou noir supermassif de notre galaxie est le seul connu à avoir ce type de torchage, et bien que cela ait rendu très difficile la capture d’une image de la région, cela rend également le Sagittaire A* encore plus intéressant sur le plan scientifique”, a déclaré l’astronome Farhad Yusef-Zadeh. , professeur à la Northwestern University et chercheur principal du programme Webb pour observer Sgr A*.

Les éruptions sont dues à l’accélération temporaire mais intense des particules autour du trou noir à des énergies beaucoup plus élevées, avec une émission lumineuse correspondante. Un énorme avantage de l’observation de Sgr A* avec Webb est la capacité de capturer des données dans deux longueurs d’onde infrarouges (F210M et F480M) simultanément et en continu, à partir de l’emplacement du télescope au-delà de la Lune. Webb aura une vue ininterrompue, observant des cycles de torchage et de calme que l’équipe EHT peut utiliser comme référence avec ses propres données, résultant en une image plus nette.

La source ou le mécanisme qui cause les poussées de Sgr A* est très débattu. Les réponses sur la façon dont les éruptions de Sgr A* commencent, culminent et se dissipent pourraient avoir des implications de grande envergure pour l’étude future des trous noirs, ainsi que la physique des particules et des plasmas, et même les éruptions du Soleil.

“Les trous noirs sont tout simplement cool”, a déclaré Sera Markoff, astronome de l’équipe de recherche Webb Sgr A * et actuellement vice-présidente du Conseil scientifique de l’EHT. “La raison pour laquelle les scientifiques et les agences spatiales du monde entier consacrent tant d’efforts à l’étude des trous noirs est qu’ils constituent les environnements les plus extrêmes de l’univers connu, où nous pouvons mettre nos théories fondamentales, comme la relativité générale, à l’épreuve.”

Les trous noirs, prédits par Albert Einstein dans le cadre de sa théorie de la relativité générale, sont en un sens le contraire de ce que leur nom implique – plutôt qu’un trou vide dans l’espace, les trous noirs sont les régions de matière les plus denses et les plus compactes. connu. Le champ gravitationnel d’un trou noir est si fort qu’il déforme le tissu de l’espace autour de lui, et tout matériau qui s’en rapproche trop y est lié pour toujours, ainsi que toute lumière émise par le matériau. C’est pourquoi les trous noirs apparaissent “noirs”. Toute lumière détectée par les télescopes ne provient pas du trou noir lui-même, mais de la zone qui l’entoure. Les scientifiques appellent le bord intérieur ultime de cette lumière l’horizon des événements, d’où le nom de la collaboration EHT.

L’image EHT de M87 a été la première preuve visuelle directe que la prédiction du trou noir d’Einstein était correcte. Les trous noirs continuent d’être un terrain d’essai pour la théorie d’Einstein, et les scientifiques espèrent que des observations multi-longueurs d’onde soigneusement programmées de Sgr A* par EHT, Webb, à rayons X et d’autres observatoires réduiront la marge d’erreur sur les calculs de la relativité générale, ou peut-être pointent vers de nouveaux domaines de la physique que nous ne comprenons pas actuellement.

Aussi excitante que puisse être la perspective d’une nouvelle compréhension et/ou d’une nouvelle physique, Markoff et Zadeh ont tous deux noté que ce n’était que le début. “C’est un processus. Nous aurons probablement plus de questions que de réponses au début”, a déclaré Markoff. L’équipe de recherche Sgr A * prévoit de postuler pour plus de temps avec Webb dans les années à venir, pour assister à d’autres événements de torchage et constituer une base de connaissances, déterminant des modèles à partir de torches apparemment aléatoires. Les connaissances acquises grâce à l’étude de Sgr A* seront ensuite appliquées à d’autres trous noirs, pour découvrir ce qui est fondamental dans leur nature par rapport à ce qui rend un trou noir unique.

Ainsi, la programmation stressante du Sudoku se poursuivra pendant un certain temps, mais les astronomes conviennent que cela en vaut la peine. “C’est la chose la plus noble que les humains puissent faire, rechercher la vérité”, a déclaré Zadeh. “C’est dans notre nature. Nous voulons savoir comment fonctionne l’univers, car nous en faisons partie. Les trous noirs pourraient contenir des indices sur certaines de ces grandes questions.”

Le télescope Webb de la NASA servira de premier observatoire des sciences spatiales au cours de la prochaine décennie et explorera toutes les phases de l’histoire cosmique – de l’intérieur de notre système solaire aux galaxies observables les plus éloignées de l’univers primitif, et tout le reste. Webb révélera des découvertes nouvelles et inattendues et aidera l’humanité à comprendre les origines de l’univers et notre place dans celui-ci. Webb est un programme international mené par la NASA avec ses partenaires, l’ESA (Agence spatiale européenne) et l’Agence spatiale canadienne.

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