Le consortium international Event Horizon Telescope (EHT), qui vise à capturer les premières images des bords des trous noirs, a publié ses premiers résultats aujourd'hui (10 avril). Le secret du succès du projet est de savoir comment il relie des antennes paraboliques à travers le monde pour créer un télescope virtuel de la taille de la Terre.
Les trous noirs ont des forces gravitationnelles si puissantes que, au-delà des seuils connus sous le nom de horizons d'événements, rien ne peut s'échapper, pas même la lumière. Bien que cela signifie que les trous noirs apparaissent simplement noirs, les chercheurs visent toujours à capturer les meilleures photos possibles de l'environnement des objets, qui peuvent briller de lumière. Ces images peuvent révéler des secrets sur la structure mystérieuse des trous noirs et la façon dont ils influencent leur environnement.
L'EHT vise à l'image trous noirs supermassifs des millions à des milliards de fois la masse du soleil. Par exemple, le trou noir Sagittaire A *, au centre de la Voie lactée, représente environ 4,3 millions de fois la masse de notre soleil, tandis que le trou noir au cœur de la galaxie M87, dont il a maintenant publié une image, est d'environ 6 milliards de masses solaires.
EHT recherche une ombre ou une silhouette sur un fond clair - les contours de l'horizon des événements. Bien que l'ombre du Sagittaire A * soit environ 30 fois le diamètre du soleil, ce trou noir se trouve à environ 26000 années-lumière de la Terre, et donc, de notre point de vue, l'ombre est à peu près de la même taille qu'une orange apparaîtrait sur le lune. Le trou noir au cœur de M87 est environ 2000 fois plus éloigné de la Terre que Sagittaire A * et est donc encore plus difficile à voir (bien qu'il soit beaucoup plus grand).
De plus, les ombres des trous noirs sont très sombres lorsqu'il s'agit d'émettre les signaux radio d'intérêt pour l'EHT. Capturer suffisamment d'énergie du Sagittaire A * pour allumer une ampoule de 1 watt pendant 1 seconde prendrait environ 250 millions d'années à l'une des antennes du projet.
Pour imager ces trous noirs, l'EHT dispose de radiotélescopes à travers le monde, des États-Unis au Mexique en passant par le Chili et le Pôle Sud, observant les mêmes cibles en même temps. En collectant des données à l'unisson et en les assemblant, ce réseau peut agir comme un seul grand télescope, qui, espérons-le, a suffisamment de puissance d'agrandissement pour repérer même des objets lointains et sombres.
En 2017, le projet comprenait huit observatoires radio, et trois autres devraient se joindre d'ici 2020. "En ayant autant d'observatoires que possible, vous pouvez améliorer l'image", a déclaré à Space Avi Loeb, la chaire d'astronomie de l'Université de Harvard. com. (Loeb n'est pas membre de l'équipe EHT.)
Pour s'assurer que les radiotélescopes agissent en synchronisation, chacun horodate ses données à l'aide d'horloges atomiques qui tirent des faisceaux de maser (laser micro-ondes) sur l'hydrogène gazeux. Les atomes de ce gaz vacillent à une fréquence précise, un peu comme les pendules oscillants des horloges de grand-père. Les horloges atomiques qui dépendent de ces masques à hydrogène sont extraordinairement stables, ne perdant qu'environ 1 seconde tous les 100 millions d'années.
Les scientifiques ont longtemps eu des réseaux de télescopes multiples agissant comme un seul grands télescopes, une technique appelée interférométrie à très longue ligne de base. Cependant, un défi majeur avec la conception de l'EHT fonctionnait avec les ondes radio relativement hautes fréquences nécessaires pour imager ces trous noirs.
"La vitesse à laquelle les données sont enregistrées avec le télescope Event Horizon est au moins un ordre de grandeur plus rapide que l'ancienne interférométrie de base très longue, mais avec les ordinateurs modernes, cela est devenu possible", a déclaré Loeb.
Cependant, les plus grands défis auxquels le télescope Event Horizon a dû faire face n'étaient peut-être pas techniques, mais sociaux.
"Je dirais que la plus grande réussite de ce projet est de pouvoir coordonner différents observatoires dans différents pays à travers le monde", a déclaré Loeb. "Les astronomes sont assez compétitifs, et convaincre des centaines d'entre eux de travailler ensemble et de découvrir qui est le leader, pourquoi cette personne devrait être le leader et comment ils devraient tous obtenir du crédit est tout un défi."
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