Dans cette vidéo, les chercheurs détaillent la méthode utilisée pour mesurer la lumière polarisée

Deux ans après avoir dévoilé la toute première image directe d’un trou noir, la collaboration à l’origine de ce cliché historique vient de publier une version actualisée de celui-ci, révélant la polarisation de la lumière autour de l’objet.

« La polarisation constitue un outil puissant pour sonder les conditions physiques dans l’un des environnements les plus extrêmes de l’Univers »

Les trous noirs sont notoirement difficiles à distinguer, étant donné que la lumière elle-même ne peut pas échapper à leur attraction gravitationnelle extrême. Mais il existe un moyen de distinguer au moins leur silhouette, grâce à l’environnement intense que ces objets créent autour d’eux. Lorsque les trous noirs attirent d’énormes quantités de poussière et de gaz, cette matière se réchauffe et brille dans ce qu’on appelle un disque d’accrétion, laissant une ombre circulaire au centre.

C’est précisément ce que la collaboration du télescope Event Horizon (EHT) avait capturé en avril 2019, avec une image désormais iconique montrant le trou noir supermassif au centre de la galaxie M87, située dans l’amas de la Vierge, à environ 55 millions d’années-lumière.

Pour ces nouveaux travaux publiés dans l’Astrophysical Journal Letters, les scientifiques ont effectué une analyse de suivi des données afin de mesurer la polarisation de la lumière à travers l’anneau du monstre cosmique. La lumière se polarisant lorsqu’elle traverse des champs magnétiques présents autour d’un trou noir, mesurer l’orientation de cette dernière permet de mieux comprendre ce qui se passe au sein de cet environnement énigmatique.

Image mise à jour du trou noir de la galaxie M87 par la collaboration du télescope Event Horizon (EHT). Les lignes blanches représentent la polarisation de la lumière dans l’anneau, susceptible de révéler de nouveaux indices sur le champ magnétique dans cet environnement extrême — © EHT Collaboration

« La polarisation constitue un outil puissant pour sonder les conditions physiques dans l’un des environnements les plus extrêmes de l’Univers », explique Colin Lonsdale, président du conseil d’administration du télescope Event Horizon. « Elle peut non seulement fournir des indices sur la force et l’orientation des champs magnétiques, mais aussi sur la façon dont ces champs sont ordonnés, et peut-être même quelque chose sur la matière autrement invisible qui se trouve entre nous et le matériau à l’origine des ondes radio. »

Mieux comprendre la formation des puissants jets de plasma émis par certains trous noirs supermassifs

L’équipe a plus précisément cherché à en savoir plus sur les puissants jets de matière que certains de ces trous noirs supermassifs émettent, phénomène étrange pour des objets aussi voraces, qui devraient logiquement aspirer d’énormes quantités de matière plutôt que de les rejeter. En observant la polarisation de la lumière près de l’horizon des évènements, puis en exécutant des modèles afin de déterminer le meilleur ajustement, les scientifiques ont constaté qu’un gaz fortement magnétisé pouvait expliquer ces jets.

« Les nouvelles images de polarisation suggèrent que le puissant jet est formé par un flux de plasma bloqué par des champs magnétiques alignés à proximité du trou noir, résistant à sa forte attraction gravitationnelle », conclut Kotaro Moriyama, co-auteur de l’étude.

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