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La nouvelle visualisation d’un trou noir par la NASA est si belle qu’on pourrait en pleurer

La nouvelle visualisation d’un trou noir par la NASA est si belle qu’on pourrait en pleurer

La toute première image directe de la scène d’un trou noir a été un véritable exploit d’ingéniosité scientifique. Mais c’était extrêmement difficile à réaliser, et l’image résultante était relativement basse résolution.

Les techniques et la technologie seront perfectionnées, et on s’attend à ce que les futures images directes des trous noirs s’améliorent avec le temps. Et une nouvelle visualisation de la NASA – réalisée pour la Black Hole Week de l’agence – montre ce que l’on peut s’attendre à voir en haute résolution sur les images d’un trou noir supermassif à accrétion active.

Les trous noirs supermassifs se trouvent au centre de la plupart des grandes galaxies, et comment ils sont arrivés là est un mystère ; ce qui est venu en premier, le trou noir ou la galaxie, est une des grandes questions en cosmologie.

Ce que nous savons, c’est qu’ils sont vraiment énormes, des millions ou des milliards de fois la masse du Soleil ; qu’ils peuvent contrôler la formation des étoiles ; que lorsqu’ils se réveillent et commencent à se nourrir, ils peuvent devenir les objets les plus lumineux de l’Univers. Au fil des décennies, nous avons aussi découvert certaines de leurs étranges dynamiques.

En fait, la toute première image simulée d’un trou noir, calculée à l’aide d’une carte perforée IBM 7040 des années 1960 et tracée à la main par l’astrophysicien français Jean-Pierre Luminet en 1978, ressemble encore beaucoup à celle de la NASA.

Dans les deux simulations (la nouvelle ci-dessus et le travail de Luminet ci-dessous), vous voyez un cercle noir au centre. C’est l’horizon, le point où le rayonnement électromagnétique – lumière, ondes radio, rayons X, etc. – n’est plus assez rapide pour atteindre la vitesse d’échappement de l’attraction gravitationnelle du trou noir.

De l’autre côté du trou noir se trouve l’avant du « disque de matériau » qui tourbillonne autour du trou noir, comme de l’eau dans un drain. Il génère un rayonnement tellement intense par friction que nous pouvons détecter cet élément avec nos télescopes – c’est ce que vous voyez sur l’image de M87*.

Vous pouvez voir l’anneau de photons, un anneau de lumière parfait autour de l’horizon . Et vous pouvez voir un large rayon de lumière autour du trou noir. Cette lumière provient en fait de la partie du disque d’accrétion située derrière le trou noir, mais la gravité est si intense, même en dehors de l’horizon, qu’elle déforme l’espace-temps et courbe le chemin de la lumière autour du trou noir.

Vous pouvez également voir qu’un côté du disque d’accrétion est plus brillant que l’autre. Cet effet s’appelle le rayonnement relativiste, et il est causé par la rotation du disque. La partie du disque qui se déplace vers nous est plus lumineuse parce qu’elle se rapproche de la vitesse de la lumière. Ce mouvement produit un changement de fréquence dans la longueur d’onde de la lumière. Ça s’appelle l’effet Doppler.

Le côté qui s’éloigne de nous est donc plus sombre, parce que ce mouvement a l’effet contraire.

« C’est précisément cette forte asymétrie de luminosité apparente, écrivait Luminet dans un article de l’année dernière, qui est la signature principale d’un trou noir, le seul objet céleste capable de donner aux régions internes d’un disque d’accrétion une vitesse de rotation proche de celle de la lumière et d’induire un très fort effet Doppler.

De telles simulations peuvent nous aider à comprendre la physique extrême autour des trous noirs supermassifs – et cela nous aide à comprendre ce que nous voyons lorsque nous regardons l’image de M87*.

Via ScienceAlert

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