Le célèbre trou noir supermassif M87*, celui dont la première photographie a été obtenue en 2019, a de nouveau surpris la communauté scientifique par un comportement inattendu.
Ce géant cosmique, 6,5 milliards de fois plus massif que notre soleil et situé à 55 millions d’années-lumière de la Terre au centre de la galaxie M87, se comporte de manière encore plus étrange et intrigante qu’on ne le pensait, comme révélé par les nouvelles observations du télescope Horizon Event (EHT).
Ces dernières années, les scientifiques sont allés au-delà des images simples pour suivre comment les champs magnétiques changent dans l’environnement immédiat de ce trou noir. L’EHT, une collaboration internationale combinant des radiotélescopes répartis sur toute la planète, a recueilli des données de M87* correspondant à 2017, 2018 et 2021.
La découverte est surprenante : la polarisation de la lumière – clé pour comprendre les champs magnétiques – a été inversée entre 2017 et 2021.
Un comportement qui remet en question les modèles actuels
Selon les données publiées dans la revue Astronomie et astrophysique, ce changement a été « totalement inattendu », comme l’a souligné Jongho Park, chercheur à l’Université Kyunghee en Corée du Sud, dans une déclaration de l’EHT. « Cela appelle nos modèles en question et montre qu’il y a encore beaucoup de choses que nous ne connaissons pas sur l’horizon des événements », a-t-il ajouté.
La découverte présente un paradoxe fascinant. Paul Tiede, astronome du Harvard-Smithsonian Astrophysics Center, l’explique : « Bien que la taille de l’anneau soit restée constante au cours des années – ce qui confirme l’ombre du trou noir prédite par la théorie d’Einstein – le modèle de polarisation change considérablement. »
Cela suggère que le plasma magnétisé qui tourne près de l’horizon des événements n’est ni uniforme ni stable : c’est un système dynamique et complexe, jusqu’à présent mal compris.
En 2017, le plasma a coulé dans une direction ; en 2018, il a semblé se stabiliser ; et en 2021, étonnamment, il tournait dans la direction opposée. Ce comportement, selon les chercheurs, pourrait être dû à la fois à la structure magnétique du plasma et à la matière intermédiaire qui déforme la lumière sur son chemin vers la Terre.
Quelle que soit la cause, la constatation implique un défi pour les modèles théoriques actuels de la façon dont la matière se comporte près de l’horizon des événements.
M87* : Visualisation du jet de particules
Mais ce n’est pas tout. Pour la première fois, l’équipe a réussi à détecter les signaux de la base du jet de particules émanant de M87*, un faisceau de matière qui est jeté dans l’espace à des vitesses proches de celle de la lumière. On pense que ces jets, guidés par des champs magnétiques extrêmes, sont l’une des principales façons dont les trous noirs supermassifs influencent le développement de leurs galaxies hôtes.
Comme expliqué par Eduardo Ros, de l’Institut Max Planck de la radio-astronomie, « les jets tels que M87 jouent un rôle clé dans l’évolution de leurs galaxies hôtes. En régulant la formation d’étoiles et la distribution d’énergie à de grandes distances, ils affectent le cycle de vie du sujet à l’échelle cosmique. »
Cette avancée a été possible grâce à l’incorporation de nouveaux télescopes EHT en 2021 – comme le Kitt Peak en Arizona et Noma en France – qui a considérablement amélioré la résolution et la sensibilité des observations.
« Ce saut de sensibilité améliore également notre capacité à détecter des signaux de polarisation subtils », a déclaré Sebastiano von Fellenberg, chercheur lié au projet, selon la déclaration de l’Institut Max Planck.
La collaboration EHT continue de se développer et de s’améliorer. Selon Michael Janssen, de l’Université Radboud, des télescopes et des instruments sont ajoutés chaque année, ainsi que de nouveaux algorithmes et approches scientifiques. Grâce à cela, le projet a cessé d’être juste une expérience pour devenir un observatoire de référence astronomique.
« Ces résultats montrent comment l’EHT évolue pour devenir un observatoire scientifique à part entière », a déclaré Mariafelicia de Laurentis, du projet EHT.
Bien qu’il existe encore de nombreuses questions ouvertes – comme exactement l’inversion de polarisation ou comment le jet est formé en détail – les données actuelles sont une étape cruciale vers une compréhension plus profonde des environnements extrêmes qui entourent les trous noirs.
L’objectif est désormais ambitieux : capturer ces changements non seulement dans les images fixes, mais avec une fréquence suffisante pour créer une sorte de film du comportement de M87*.