La photo du trou noir impossible

La photo du trou noir supermassif au centre de la galaxie M87.

Mon article précédent, nous avons décrit les types d'images que nous pouvons recevoir d'un télescope spatial. Une étoile se résout en une image à peine scintillante de 11 pixels carrés. Mais qu'en est-il des images comme ci-dessus? C'est la célèbre image d'un trou noir supermassif au centre de la galaxie M87 à 53,49 millions d'années lumière.

Donc, est-il plus grand dans le ciel que Trappist A. Réponse courte non. Obtenir une image du trou noir de la M87 équivaut à trouver un seul grain de sable sur une plage de San Fransisco alors que vous êtes assis à New York.

Résoudre une image de trou noir revient à trouver un seul grain de sable à Los Angeles si vous êtes à New York.

À titre de comparaison, le télescope spatial Hubble possède un pouvoir de résolution capable d'imager une grande pastèque sur la même distance.

Ceci est dû à une limite physique de lentilles / miroirs. La quantité de résolution d'image que vous pouvez obtenir avec n'importe quel télescope est proportionnelle à la taille de l'objectif que vous utilisez sur votre télescope. Les grosses lentilles comme celle du Hubble ont un diamètre de 7,8 pieds, maintenu à une température constante de 70 degrés Celsius et polies à 10 nanomètres près. Les observatoires terrestres peuvent avoir des lentilles encore plus grandes mais elles doivent compenser le flou atmosphérique.

Le télescope spatial Hubble (je peux voir ma maison d'ici!)

Malheureusement, aucune de ces options ne nous donnera une photo avec la résolution dont nous avons besoin pour voir un vrai trou noir. Pour cela, nous devons voir plus grand.

C'est le tableau carré kilométrique. La résolution des radiotélescopes est bien supérieure à celle des télescopes spatiaux, mais pour les longueurs d’onde radio

Le réseau d'interférométrie est une sorte de télescope qui tire parti de la différence de phase minime entre les ondes lumineuses entrantes pour améliorer leur résolution. C'est ainsi que nous voyons des galaxies lointaines, d'anciens quasars et des trous noirs supermassifs.

Very Large Array (selon le thème horrible des astronomes) sont des radiotélescopes liés dépassant les limites de résolution physique des télescopes à longueurs d'onde visibles. Comme son nom l'indique, ces réseaux de radiotélescopes occupent beaucoup d'espace, des dizaines de kilomètres carrés. Mais même ce n'est pas assez grand. Nous devons voir plus grand

Le télescope Horizon de l'événement est constitué de 9 observatoires radio du pôle Sud au Groenland.

Pour cela, nous avons besoin d’un interféromètre de la taille de la planète pour résoudre les longueurs d’onde jusqu’à 1,3 mm. C'est le bord du spectre radio. Les petites longueurs d'onde vous placent dans le spectre infrarouge, ce qui ne convient pas à la prise de vue. Si la planète était un peu plus petite, nous n'aurions pas d'images de trous noirs. Les télescopes sont synchronisés à l'aide d'horloges atomiques. Les pétaoctets de données sont relayés par le transport de disques durs depuis l’Antarctique et ailleurs vers un emplacement sécurisé, à l’aide d’un logiciel de traitement d’images.

L'éjecta proche de la vitesse de la lumière du trou noir supermassif s'étend sur 5 000 années-lumière

Alors, que montre la photo? Sur la photo que vous regardez se trouve l’ombre du trou noir à l’intérieur de l’anneau lumineux de la sphère de photons. Le point à environ 1,5 heure de l'horizon des événements où la lumière orbite autour du trou noir. La lumière quittera la sphère du photon soit en tombant dans l'horizon des événements, soit en s'échappant de l'orbite.

La sphère de photon d'un trou noir

La modélisation de la magnétodynamique des trous noirs et sa comparaison à l'image floue permettent aux physiciens d'estimer la masse du trou noir à 6 milliards de masses solaires et une taille légèrement supérieure à celle du système solaire, du centre à l'horizon des événements.