Le télescope Event Horizon (EHT) a ajouté un plus grand nombre d’observatoires au réseau mondial de radiotélescopes et la première image du trou noir de notre galaxie peut être obtenue en moins d’un an.
"Au début du printemps prochain, Event Horizon reproduira l'image d'un trou noir au centre de la Voie lactée", a déclaré Avery E. Broderick, professeur adjoint de physique et d'astronomie à l'Université de Waterloo, lors d'une présentation à l'Institut Perimeter lors d'une conférence sur la convergence tenue le 23 juin 2015.
Broderick, qui est également enseignant à cet institut, a partagé certaines des possibilités époustouflantes d'explorer l'espace temporaire autour d'un trou noir supermassif au centre de la Voie Lactée, appelé Sagittaire * (ou Sagittaire A *), afin que l'EHT se concentre sur l'exploration de la gravité élevée.
"Il n'y a que deux endroits dans l'univers où vous pouvez explorer une forte gravité sur une très grande échelle et autour d'objets compacts", a-t-il ajouté.
Se référant à l’étude de la théorie générale de la relativité réalisée par Albert Einstein, qui l’a formulée il ya 100 ans - depuis le début des cartes créées par les marins, Broderick a déclaré qu’il existe de nombreux «monstres» dans les profondeurs inexplorées de l’espace, dont les conditions de gravitation entourant un trou noir. Mais cette théorie peut changer pour la première fois dans l'histoire de l'humanité.
Résolution angulaire de l'horizon des événements
EHT comprend de nombreux observatoires radio dans le monde. Grâce à la technologie d'interférométrie à très longue base (interféromètre à base ultra-longue ou VLBI), de nombreuses antennes radio indépendantes, séparées par des centaines ou des milliers de kilomètres, peuvent être utilisées ensemble pour créer un télescope "virtuel" avec le diamètre de notre planète. Les possibilités offertes par les télescopes optiques les plus puissants de la planète sont extrêmement limitées pour l'observation même des objets les plus massifs de l'univers. Et les trous noirs sont extrêmement compacts et ressemblent à de minuscules particules de poussière dans le ciel. Au cours de leur activité, des trous noirs supermassifs, comme on le sait, existent dans les noyaux de la plupart des galaxies, peuvent les occulter et générer de vastes zones de gaz explosifs relativistes dans l'espace intergalactique. Ils peuvent également avoir des effets puissants sur l'évolution des galaxies. L'observation de ces "hippopotames" gravitationnels est donc l'un des objectifs les plus importants de l'astrophysique moderne.
Pour observer le Sagittaire A * à travers Event Horizon, une résolution angulaire extrêmement faible est requise. Avec ce télescope, ces chiffres sont estimés à 50 secondes d'arc (micro μas) de diamètre. L'un des observatoires optiques infrarouges les plus puissants de la planète (deux télescopes Keck au sommet du Mauna Kea à Hawaii) peut avoir une résolution angulaire allant jusqu'à 20000 µa. Il est prévu que le télescope de trente mètres (TMT) sera en mesure de fournir des indicateurs à 7 000 µa. Bien que ces résolutions soient étonnantes pour l'astronomie optique, ces ressources ne suffisent pas pour une recherche à part entière dans ce domaine, a ajouté Broderick.
Une fois les préparatifs du projet terminés, l'EHT fonctionnera à une résolution de 10 µa et ces indicateurs sont très utiles pour résoudre le problème. Ces caractéristiques suggèrent des possibilités fascinantes non seulement d’obtenir la première image d’un trou noir, mais également de tester la théorie de la relativité générale d’Einstein. Elles contribueront également à lever le rideau de la physique au-delà de la théorie de la relativité générale.
«Ce n’est pas une expérience future, c’est ce qui se passe maintenant», a déclaré Broderick, soulignant que le «prototype» de l’EHT avait déjà 9 ans d’expérience professionnelle. Mais les observations de Sagittarius A * jusqu'à présent ne proviennent que de trois sections des antennes radio EHT, et ces données étaient trop rares pour créer une vision claire de «l'anneau» d'un trou noir. Ces observations contribuent toutefois sérieusement à la compréhension des caractéristiques du trou noir, en aidant les physiciens théoriciens à deviner ce que représente le Sagittaire A *, mais de nombreuses questions restent en suspens. Même en ce qui concerne le trou noir au centre de la Voie Lactée, de grandes incertitudes subsistent quant à la compréhension de la géométrie et de la dynamique de la région.
La théorie des trous noirs «classique» inclut un point de non-retour - une zone où la déformation gravitationnelle est si importante que même la lumière ne peut pas éviter l'attraction gravitationnelle d'un trou noir, appelée l'horizon des événements. Il existe également un disque d'accrétion, où le matériau tombe sur les zones entourant l'horizon des événements: il s'agit de la génération de hautes énergies. Mais nous ne savons pas vraiment ce qu’est un disque d’accrétion - grand, petit, mince ou épais. Nous ne savons pas non plus si ce disque est incliné par rapport à l’arrière d’un trou noir (les astrophysiciens sont certains que le Sagittaire A * est un trou noir en rotation). Peut-être que l'un de nos trous noirs est aussi un disque? À l'heure actuelle, la morphologie des structures entourant un trou noir reste un mystère.
Ce secret apparaît comme une sorte de "crise existentielle" pour l'EHT - avertit Broderick.
"Le nom du télescope Event Horizon est loin d'être accidentel. Il a été donné pour vérifier la présence d'un horizon d'événements dans un trou noir. Si cette théorie était réfutée, le télescope serait renommé", a-t-il ajouté. "Heureusement, l'EHT a trouvé la meilleure preuve sur aujourd'hui, c'est vrai, et des horizons d'événements existent. "
Sagittaire A * scintille, scintille
À l’heure actuelle, à l’exception du caractère improbable de la physique, il existe un horizon des événements, et les physiciens ont réussi à préciser le concept - un ensemble restreint de variables et de modèles actuels, ce qui est cohérent avec les données qui commencent à venir de l’ISE.
"Je ne sais pas si je suis heureux ou si je suis déprimé, j'espérais que nous trouverions des choses inattendues maintenant, même si tout va bien", a plaisanté Broderick. Bien que l'EHT produise déjà des résultats et que les espoirs d'obtenir les premières images de Sagittarius A * soient bientôt élevés, il reste encore beaucoup à faire et des problèmes à surmonter.
L'un des problèmes mis en évidence par Broderick concerne tous les observatoires au sol. Quand un regard traverse l'atmosphère, on voit le scintillement des étoiles. Ce scintillement est causé par de nombreuses influences atmosphériques, notamment la turbulence dans la haute atmosphère et l'humidité. Lorsqu'un trou noir supermassif est observé, un effet similaire apparaît au centre de notre galaxie - le Sagittaire A * «scintille» également.
Lorsque les étoiles et le plasma interstellaire passent entre nous et Sgr. *, Des scintillations dans le signal reçu peuvent se produire, créant de petites anomalies qui doivent être corrigées immédiatement. Après quelques années, lorsque l'EHT mènera des opérations à grande échelle, ses recherches seront cruciales pour comprendre ce qui régit le flux d'accrétion autour du trou noir. Mais si les effets de scintillation ne sont pas pris en compte, un phénomène tel que la turbulence magnétohydrodynamique à proximité d'un trou noir peut devenir trop diffus pour être étudié.
Semblable aux observatoires au sol dotés de lasers dans la haute atmosphère pour mesurer l'ampleur de la turbulence et effectuer un réglage à l'aide d'optique adaptative, l'EHT adoptera un schéma d'optique adaptative (mais sans laser) pour supprimer cet effet lors de l'analyse des résultats.
Tomographie de l'espace
L’utilisation la plus bénéfique de l’ISE est peut-être d’étudier les épidémies de RGs. *. On sait qu'ils y sont générés périodiquement.
Environ une fois par jour, plusieurs observatoires ont observé une clarification des émissions de Sgr. * et ce phénomène modifie également la structure de la zone émise. Cet éclair a été interprété comme un «point chaud» dans le flux d'accrétion près de l'horizon des événements. Lorsque l’ESE sera pleinement opérationnel, il sera en mesure de suivre ces points chauds, de déterminer leurs origines et d’envisager le processus de réduction de ces points chauds. Les astronomes espèrent également utiliser les points chauds comme indicateur afin de définir la structure de l'espace temporaire dans cet environnement de forte gravité. "Cela ouvre la porte à la possibilité d'une tomographie temporaire dans l'espace. Ces taches se déplacent, elles apparaissent dans différentes zones de l'espace temporaire", a déclaré Broderick. "Et comme cela se produit une fois par jour, vous pouvez voir plusieurs de ces éclairs."
À quel point nous n'aurions pas sondé l'inconnu dans cette région gravitationnelle unique, et nous pensons que nous disposons d'une assez bonne plate-forme dans la théorie de la dynamique des trous noirs, mais je veux penser que EHT pourrait trouver quelque chose de nouveau et éventuellement d'exotique. sur un espace hautement imprévisible proche trou noir supermassif.
"J'aimerais penser que dès que nous aurons l'image, nous verrons qu'elle ressemblera à la version du début du 21ème siècle - un point bleu pâle, peut-être avec des nuances plus sinistres ... Il y a des monstres qui se cachent dans l'obscurité "- cette conclusion a fait Broderick.
