Image M87* et Chandra X-ray de la galaxie M87. (Collaboration EHT ; NASA/CXC/Université Villanova/J. Neilsen) La première image d'un supermassif trou noir au centre d'une galaxie montre comment nous avons, en quelque sorte, observé l'invisible.
La image fantomatique est une carte d'intensité radio du plasma rougeoyant derrière, et donc découpant, le trou noir ' horizon des événements ' - le manteau sphérique d'invisibilité autour d'un trou noir d'où même la lumière ne peut s'échapper.
La «photographie» radio a été obtenue par une collaboration internationale impliquant plus de 200 scientifiques et ingénieurs qui ont relié certains des radiotélescopes les plus performants au monde pour voir efficacement le trou noir supermassif de la galaxie connu sous le nom de M87.
Alors, comment diable en sommes-nous arrivés là ?
De 'étoiles noires'
C'était l'astronome anglais Jean Michel qui, en 1783, a formulé pour la première fois l'idée d '«étoiles noires» si incroyablement denses qu'il serait impossible de fuir leur gravité - même si vous étiez un photon capable de se déplacer à la vitesse de la lumière.
Les choses ont parcouru un long chemin depuis cette vision pionnière.
En janvier de cette année, les astronomes a publié une image de l'émission provenant de la source radio connue sous le nom de Sagittarius A*, la région entourant immédiatement le un trou noir supermassif au centre de notre galaxie.
Impressionnant, cette image avait des détails sur des échelles jusqu'à neuf fois la taille de l'horizon des événements du trou noir.
Maintenant, le télescope Event Horizon ( ISE ) a réussi à résoudre l'horizon des événements autour du trou noir supermassif de M87, une galaxie relativement proche dont la lumière met 55 millions d'années-lumière pour nous parvenir, en raison de sa distance.
Les scientifiques ont obtenu la première image d'un trou noir, en utilisant les observations du télescope Event Horizon du centre de la galaxie M87. L'image montre un anneau lumineux formé lorsque la lumière se courbe dans l'intense gravité autour d'un trou noir qui est 6,5 milliards de fois plus massif que le Soleil pic.twitter.com/AymXilKhKe
- Portée de l'horizon de l'événement (@ehtelescope) 10 avril 2019
Chiffres astronomiques
Les objets astronomiques sont accompagnés de figures astronomiques, et cette cible ne fait pas exception.
Le trou noir de M87 a une masse qui est de 6,5 milliards de fois celle de notre Soleil, qui lui-même est un tiers de million de fois la masse de la Terre. Son horizon des événements a un rayon d'environ 20 milliards de kilomètres, soit plus de trois fois la distance entre Pluton et notre Soleil.
C'est cependant loin, et l'incroyable prouesse d'ingénierie requise pour voir une telle cible s'apparente à essayer d'observer un objet de 1 millimètre de taille à une distance de 13 000 kilomètres (8 000 miles).
Ce résultat digne d'un prix Nobel n'est bien sûr pas une découverte accidentelle, mais une mesure fondée sur des générations de perspicacité et de percée.
Prédictions sans observation
Au début des années 1900, des progrès considérables ont eu lieu après qu'Albert Einstein ait développé ses théories de la relativité. Ces équations durables relient l'espace et le temps et dictent le mouvement de la matière qui, à son tour, dicte les champs gravitationnels et les ondes dans l'espace-temps.
Peu de temps après, en 1916, les astronomes Karl Schwarzschild et Johannes Droste ont réalisé indépendamment que les équations d'Einstein donnaient lieu à des solutions contenant une « singularité mathématique », un point indivisible de volume nul et de masse infinie.
En étudiant l'évolution des étoiles dans les années 1920 et 1930, les physiciens nucléaires sont arrivés à la conclusion apparemment inévitable que si elles étaient suffisamment massives, certaines étoiles finiraient leur vie dans un effondrement gravitationnel catastrophique entraînant une singularité et la création d'une 'étoile gelée'.
Ce terme reflétait la nature relative bizarre du temps dans la théorie d'Einstein. À l'horizon des événements, la tristement célèbre limite de non-retour entourant une telle étoile effondrée, le temps semblera se figer pour un observateur extérieur.
Alors que les progrès dans le domaine de la mécanique quantique ont remplacé la notion de singularité par un point quantique tout aussi déconcertant mais fini, la surface réelle et l'intérieur de trous noirs demeure aujourd'hui un domaine de recherche actif.
Bien que notre galaxie puisse contenir des millions de trous noirs de masse stellaire de John Michell - dont nous connaissons la localisation d'une douzaine environ - leurs horizons d'événements sont trop petits pour être observés.
Par exemple, si notre Soleil devait s'effondrer dans un trou noir, le rayon de son horizon des événements ne serait que de 3 km (1,9 miles). Mais la collision de trous noirs de masse stellaire dans d'autres galaxies a été notoirement détecté utilisant ondes gravitationnelles .
Vous cherchez quelque chose de supermassif
Les cibles de l'EHT sont donc liées aux trous noirs supermassifs situés au centre des galaxies.
Le terme trou noir n'a en fait été utilisé qu'entre le milieu et la fin des années 1960, lorsque les astronomes ont commencé à soupçonner que des «étoiles noires» vraiment massives alimentaient les noyaux hautement actifs de certaines galaxies.
De nombreuses théories abondent sur la formation de ces trous noirs particulièrement massifs. Malgré leur nom, les trous noirs sont des objets plutôt que des trous dans le tissu de l'espace-temps.
En 1972, Robert Sanders et Thomas Lowinger ont calculé qu'une masse dense égale à environ un million de masses solaires réside au centre de notre galaxie.
En 1978, Wallace Sargent et ses collègues avaient déterminé qu'une masse dense cinq milliards de fois la masse de notre Soleil se trouve au centre de la galaxie voisine M87.
Mais ces masses, légèrement révisées depuis, auraient pu n'être qu'un essaim dense de planètes et d'étoiles mortes.
En 1995, l'existence de trous noirs a été confirmée par observation par Makoto Miyoshi et ses collègues . Grâce à l'interférométrie radio, ils ont détecté une masse au centre de la galaxie M106, dans un volume si petit qu'elle ne pouvait être, ou ne deviendrait bientôt, qu'un trou noir.
Aujourd'hui, environ 130 de ces trous noirs supermassifs au centre des galaxies voisines ont vu leurs masses directement mesurées à partir des vitesses orbitales et des distances des étoiles et du gaz entourant les trous noirs, mais pas encore sur une spirale de mort dans le compacteur gravitationnel central.
Malgré l'augmentation de l'échantillon, notre Voie lactée et M87 ont toujours les plus grands horizons d'événements vus de la Terre, c'est pourquoi l'équipe internationale a poursuivi ces deux cibles.
La silhouette ombragée du trou noir dans M87 est en effet une image scientifique étonnante. Bien que les trous noirs puissent apparemment arrêter le temps, il faut reconnaître que le pouvoir prédictif de la science, lorsqu'il est associé à l'imagination, à l'ingéniosité et à la détermination humaines, est également une force remarquable de la nature. 
Alister Graham , professeur d'astronomie, Université de technologie de Swinburne .
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