Des images en deux fréquences révèlent des détails inédits sur la physique du plasma autour du trou noir M87*, grâce à une collaboration internationale incluant le Shanghai Astronomical Observatory (SHAO) de l’Académie chinoise des sciences (CAS). Ces observations, publiées dans l’Astrophysical Journal Letters, montrent comment les champs magnétiques influencent l’émission de rayonnement et l’activité des jets cosmiques.
En 2019, la première image d’un trou noir—une structure en forme d’anneau brillant au cœur de la galaxie M87—a été dévoilée. Maintenant, des chercheurs ont utilisé des images en deux fréquences pour explorer la physique du plasma à l’échelle de l’horizon des événements. Cette étude, menée par le Shanghai Astronomical Observatory (SHAO) en collaboration avec des équipes internationales, a permis de produire une carte de l’indice spectral résolu spatialement, détaillant comment les propriétés du rayonnement varient autour du trou noir. Les résultats, publiés dans l’Astrophysical Journal Letters, montrent que les champs magnétiques jouent un rôle clé dans la formation des jets et l’accrétion de matière.
Découverte de champs magnétiques puissants
Les observations récentes ont révélé des champs magnétiques fortement organisés près de l’horizon des événements du trou noir M87*. Ces images, qui suivent la lumière polarisée, montrent que ces champs influencent directement la dynamique du plasma et la formation des jets. Les images en lumière polarisée, pour la première fois, ont permis de cartographier les lignes de champ magnétique à proximité du trou noir, révélant une structure similaire à celle observée autour du trou noir central de la Voie lactée, Sgr A*.
Les données recueillies en 2018, combinées aux observations de l’EHT, ont permis de constater que la taille de l’anneau lumineux reste constante. Cependant, le motif de polarisation, qui révèle la structure des champs magnétiques, a changé de manière significative. « Ce qui est remarquable, c’est que bien que la taille de l’anneau reste constante, le motif de polarisation change fortement », a déclaré Dr. Paul Tiede, un astronome au Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian.
Implications pour la formation des jets
Les études montrent que les jets de matière émis par M87* sont étroitement liés à la structure des champs magnétiques près de l’horizon des événements. Cette dynamique est cruciale pour comprendre comment les trous noirs peuvent accélérer des particules à des vitesses proches de celle de la lumière.
Les chercheurs notent que les progrès en imagerie millimétrique à haute résolution permettront d’observer des phénomènes plus précisément. « Avec des fréquences supplémentaires et une sensibilité accrue, nous pourrons obtenir des informations bien plus riches sur l’accrétion, la formation des jets et les processus de rayonnement dans des champs gravitationnels extrêmes », a déclaré Dr. LU Rusen, un chercheur au SHAO.
Comparaison avec le trou noir de la Voie lactée
Les résultats sont également pertinents pour l’étude du trou noir supermassif au centre de la Voie lactée, Sgr A*. Des images récentes montrent une structure de polarisation similaire à celle de M87*, suggérant que les champs magnétiques ordonnés sont une caractéristique commune aux trous noirs. « L’analyse de la polarisation révèle que les champs magnétiques près de Sgr A* sont aussi puissants et organisés que ceux de M87* », a expliqué Sara Issaoun, astrophysicienne au Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO).
Les chercheurs soulignent que les données recueillies grâce à l’EHT et à des instruments comme le Greenland Telescope (GLT) ont permis d’obtenir une vue plus précise de ces phénomènes. « La participation du GLT a marqué un jalon pour notre collaboration, permettant une observation indépendante des données de 2017 », a déclaré Dr. Keiichi Asada, un Associate Research Fellow à l’ASIAA.
Prochaines étapes et défis
Les équipes de recherche continuent d’analyser les données pour mieux comprendre les variations des champs magnétiques et leur impact sur l’accrétion de matière. « Notre équipe à Waterloo était centrale pour reconstruire les images à partir des données EHT, et déterminer ce dont nous pouvons être confiants comme étant réel et ce qui pourrait être un artefact instrumental », a déclaré Dr. Avery Broderick, un professeur au département de physique et d’astronomie à l’Université de Waterloo et professeur associé au Perimeter Institute.
Les résultats de ces études, financés par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, les projets majeurs de science et technologie de la Chine, l’Académie chinoise des sciences (CAS) et le gouvernement municipal de Shanghai, montrent l’importance de la collaboration internationale dans la recherche astrophysique.
Sources: CAS, Thebrighterside.
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