Le jet de plasma d’un trou noir a été imagé avec un haut niveau de précision

Un an après avoir obtenu la première image d’un trou noir, les scientifiques de l’Event Horizon Telescope sont arrivés à un nouveau résultat impressionnant. Dans la revue Astronomy & Astrophysics, ils ont présenté le 5 avril 2020 le jet de plasma d’un trou noir supermassif, imagé avec un haut niveau de précision. Ce jet est émis par un quasar lointain, baptisé « 3C 279 ».

C’est la première fois que l’Event Horizon Telescope obtient les images d’un jet émis par un trou noir. Ce vaste réseau est formé par plusieurs radiotélescopes terrestres, qui ont été capables ensemble d’observer l’horizon du trou noir M87*. « Les premières images de M87 par l’EHT ne fournissent pas encore de connexion directe entre le trou noir supermassif et le jet à grande échelle », constatent les auteurs.

Des données continuent cependant d’être extraites de la campagne d’observation menée en avril 2017 : c’est le cas des observations menées sur le quasar 3C 279, une galaxie logée dans la constellation de la Vierge. Elle est située à une distance de 5 milliards d’années-lumière.

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Qu’est-ce qu’un trou noir ?

Les images du jet émis par le quasar 3C 279.

Source : J.Y. Kim (MPIfR), Boston University Blazar program, and the EHT Collaboration. (photo recadrée)

« On pense que les jets relativistes dans les galaxies actives proviennent du voisinage d’un trou noir supermassif, situé au centre de la galaxie. Comprendre les processus physiques détaillés de la formation du jet, de son accélération, de sa collimation [ndlr : son orientation] et de sa propagation a été l’une des quêtes majeures de l’astrophysique moderne », rappellent les auteurs de cette étude. La cible étudiée dans cette étude, le quasar 3C 279, contient en son centre un trou noir un milliard de fois plus massif que le Soleil. Des puissants jets en sont émis, certainement sous l’effet des dynamiques liées à l’attraction de la matière vers le trou noir.

Comment ces images détaillées ont-elles été obtenues ?

Pour obtenir ces images, l’Event Horizon Telescope s’est servi du procédé de l’interférométrie à très longue base (VLBI), qui regroupe les enregistrements de plusieurs antennes pour produire un résultat commun. Avec cette méthode, l’EHT peut observer des objets qui occupent une très petite place dans le ciel, « l’équivalent d’une personne sur Terre identifiant une orange sur la Lune », résume un communiqué.

C’est ainsi que les scientifiques de l’EHT ont pu suivre le jet émis par le quasar 3C 279, depuis le disque d’accrétion du trou noir. Les données permettent même de voir le disque et le jet en mouvement. Le jet accélère à une vitesse qui représente plus de 99,5 % de celle de la lumière (estimée à environ 300 000 km/s). Grâce aux images, les scientifiques ont découvert que le jet a une forme en torsade, au niveau de sa base, à laquelle ils ne s’attendaient pas. Les détails imagés par l’EHT évoluent en fonction des jours d’observation, des changements que les chercheurs attribuent à la rotation du disque d’accrétion.

L’EHT ne compte pas s’arrêter là. Le prochain objectif de cette collaboration est d’obtenir le tout premier film d’un trou noir. Même si la campagne d’observation qui était prévue en avril 2020 a dû être annulée en raison de l’épidémie de coronavirus, les scientifiques vont continuer à travailler sur l’analyse des données récoltées en 2017.