La photographie 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 du télescope spatial. Une étoile se résout en une image à peine scintillante de 11 pixels carrés. Mais qu'en est-il des images comme celles ci-dessus? Il s'agit de la célèbre image d'un trou noir supermassif au centre de la galaxie M87 à 53,49 millions d'années-lumière.

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

Résoudre l'image d'un trou noir, c'est comme trouver un seul grain de sable à LA si vous vous trouvez à New York

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

Cela est dû à une limite physique de lentilles / miroirs. La quantité de résolution d'image que vous pouvez retirer de n'importe quel télescope est proportionnelle à la taille de l'objectif que vous utilisez sur votre télescope. De grandes lentilles comme celle du Hubble ont un diamètre de 7,8 pieds maintenu à une constante de 70 degrés Celsius et polies à moins de 10 nanomètres de douceur. 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 penser plus grand.

Il s'agit du tableau kilométrique carré. La résolution des radiotélescopes est beaucoup plus élevée que même les télescopes spatiaux, mais pour les radios longueurs d'onde

La matrice d'interférométrie est une sorte de télescope qui tire parti de la différence de phase minuscule entre les ondes lumineuses entrantes pour augmenter leur résolution. C'est ainsi que nous voyons au loin des galaxies, d'anciens quasars et des trous noirs supermassifs.

Very Large Array (conformément au thème selon lequel les astronomes sont horribles à nommer les choses) sont des radiotélescopes liés qui dépassent les limites de résolution physique des télescopes à longueur d'onde visible. 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 penser plus grand

Le télescope Event Horizon est composé 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 des longueurs d'onde allant jusqu'à 1,3 mm. C'est le bord du spectre radio. Des longueurs d'onde plus petites vous placent dans le spectre infrarouge qui ne convient pas à la prise d'images. 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 en transportant des disques durs depuis l'Antarctique et ailleurs vers un emplacement sécurisé où les logiciels de traitement d'image pourront les parcourir.

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

Alors, que montre la photo? Sur la photo que vous regardez, il y a l'ombre du trou noir à l'intérieur de l'anneau lumineux de la sphère de photons. Le point à environ 1,5 l'horizon des événements où la lumière tourne autour du trou noir. La lumière quittera la sphère photonique en tombant dans l'horizon des événements ou en s'échappant de l'orbite.

La sphère photonique d'un trou noir

Modéliser la magnétodynamique du trou noir et la comparer à l'image floue permet aux physiciens d'approcher la masse du trou noir à 6 milliards de masses solaires et la taille à un peu plus grande que celle du système solaire du centre à l'horizon des événements.