Télescope James Webb de la NASA collabore avec EHT pour imager le trou noir supermassif de la Voie lactée

Sur des sommets isolés à travers la planète, les scientifiques attendent le signal que cette nuit est la bonne. La coordination complexe entre des dizaines de télescopes au sol et dans l'espace est terminée, la météo est clémente, les problèmes techniques résolus — les étoiles métaphoriques sont alignées. Il est temps d'observer le trou noir supermassif au cœur de notre galaxie, la Voie lactée.

Un « Sudoku de planification » quotidien

Cette « planification Sudoku », comme l'appellent les astronomes, se produit chaque jour d'une campagne d'observation par la collaboration Event Horizon Telescope (EHT), et ils auront bientôt un nouveau joueur à intégrer ; le télescope spatial James Webb de la NASA rejoindra l'effort. Pendant la première série d'observations de Webb, les astronomes utiliseront sa puissance d'imagerie infrarouge pour relever certains des défis uniques et persistants posés par le trou noir de la Voie lactée, nommé Sagittarius A* (Sgr A* ; l'astérisque se prononce « star »).

Sgr A* : plus proche mais plus faible que M87, avec des flambées uniques

En 2017, l'EHT a utilisé la puissance d'imagerie combinée de huit installations de radiotélescopes à travers la planète pour capturer la première vue historique de la région entourant immédiatement un trou noir supermassif, dans la galaxie M87. Sgr A* est plus proche mais plus faible que le trou noir de M87, et des flambées uniques dans le matériau l'entourant modifient le motif de lumière sur une base horaire, posant des défis aux astronomes.

« Le trou noir supermassif de notre galaxie est le seul connu pour avoir ce genre de flambées, et si cela a rendu la capture d'une image de la région très difficile, cela rend aussi Sagittarius A* scientifiquement encore plus intéressant », a déclaré l'astronome Farhad Yusef-Zadeh, professeur à l'Université Northwestern et investigateur principal sur le programme Webb pour observer Sgr A*.

Avantage Webb : deux longueurs d'onde infrarouges simultanées, vue ininterrompue

Les flambées sont dues à l'accélération temporaire mais intense de particules autour du trou noir vers des énergies bien plus élevées, avec émission de lumière correspondante. Un énorme avantage d'observer Sgr A* avec Webb est la capacité de capturer des données dans deux longueurs d'onde infrarouges (F210M et F480M) simultanément et continuellement, depuis l'emplacement du télescope au-delà de la Lune. Webb aura une vue ininterrompue, observant des cycles de flambées et de calme que l'équipe EHT pourra utiliser comme référence avec leurs propres données, résultant en une image plus nette.

Mécanisme des flambées : débat scientifique aux implications larges

La source ou le mécanisme causant les flambées de Sgr A* est fortement débattu. Des réponses sur comment les flambées de Sgr A* commencent, culminent et se dissipent pourraient avoir des implications profondes pour l'étude future des trous noirs, ainsi que la physique des particules et du plasma, et même les flambées solaires.

Trous noirs : prédictions d'Einstein et horizon des événements

Les trous noirs, prédits par Albert Einstein dans sa théorie de la relativité générale, sont en un sens le contraire de ce que leur nom implique — plutôt qu'un trou vide dans l'espace, ce sont les régions de matière les plus denses et compactes connues. Le champ gravitationnel d'un trou noir est si fort qu'il courbe le tissu de l'espace autour de lui, et tout matériau qui s'en approche trop est lié à jamais, ainsi que toute lumière qu'il émet. C'est pourquoi les trous noirs apparaissent « noirs ». Toute lumière détectée par les télescopes ne provient pas du trou noir lui-même, mais de la zone l'entourant. Les scientifiques appellent la limite interne ultime de cette lumière l'horizon des événements, d'où la collaboration EHT tire son nom.

Preuve visuelle de la relativité générale et perspectives

L'image EHT de M87 fut la première preuve visuelle directe que la prédiction d'Einstein sur les trous noirs était correcte. Les trous noirs continuent d'être un terrain de test pour la théorie d'Einstein, et les scientifiques espèrent que des observations multi-longueurs d'onde soigneusement planifiées de Sgr A* par EHT, Webb, rayons X et autres observatoires permettront de réduire la marge d'erreur sur les calculs de relativité générale, ou peut-être de pointer vers de nouveaux domaines de physique que nous ne comprenons pas actuellement.