Probing jet base emission of M87* with the 2021 Event Horizon Telescope observations
En utilisant des observations améliorées de l'Event Horizon Telescope de 2021 avec des lignes de base intermédiaires, l'étude identifie une faible composante d'émission à la base du jet de mJy dans M87*, à une séparation projetée de UA, tout en excluant une émission plus brillante et en établissant cette détection comme une limite supérieure en attendant de futures observations avec une couverture de lignes de base plus large.
Article original sous licence CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Ceci est une explication générée par l'IA de l'article ci-dessous. Elle n'a pas été rédigée ni approuvée par les auteurs. Pour une précision technique, consultez l'article original. Lire la clause de non-responsabilité complète
Imaginez le trou noir au centre de la galaxie M87, connu sous le nom de M87*, comme un phare cosmique. Pendant des années, les astronomes ont tenté de prendre une photo nette de son « ombre » (le centre sombre) et de l'anneau de lumière brillant qui tourbillonne autour de lui. C'est comme essayer de photographier une pièce de monnaie minuscule dans l'obscurité.
Cependant, il y a un problème. Nous savions que ce phare projette un énorme faisceau d'énergie (un jet) qui s'étend loin dans l'espace. Mais lorsque l'Event Horizon Telescope (EHT) a pris des photos en 2017 et 2018, les photos étaient un peu floues sur les bords. C'était comme si la caméra manquait une partie de la lumière, spécifiquement la lueur ténue provenant de la base même du jet, là où il quitte le trou noir. Les scientifiques ont appelé cela le « flux manquant » : environ 1 Jy de lumière qui était bien présente en réalité, mais invisible pour la caméra parce que le réseau de télescopes n'était pas configuré pour la capturer.
La nouvelle configuration de la caméra
En 2021, l'équipe de l'EHT a amélioré sa « caméra ». Ils ont ajouté deux nouveaux télescopes : un en France (NOEMA) et un en Arizona (Kitt Peak). Considérez ces nouveaux télescopes comme l'ajout de deux nouveaux yeux à un groupe de personnes essayant de voir un objet lointain.
Crucialement, ces nouveaux yeux ont créé des connexions (« baselines ») de « longueur intermédiaire ».
- L'ancienne configuration : Avait des connexions très longues (permettant de voir des détails minuscules) et des connexions très courtes (voyant de gros amas flous), mais rien entre les deux.
- La nouvelle configuration : Possède désormais des connexions capables de voir le « juste milieu » — la taille spécifique de la rampe de lancement du jet.
Le travail de détective
Même avec ces nouveaux télescopes, l'équipe n'a pas pu simplement prendre une photo parfaite de la base du jet car la vue était encore un peu clairsemée. Ils ont donc agi comme des détectives utilisant une astuce ingénieuse appelée « phases de fermeture » (closure phases).
Imaginez trois personnes debout en triangle, chacune tenant un talkie-walkie. Elles comparent le moment où elles reçoivent un signal. Si le signal provient d'une source parfaitement symétrique (comme un anneau parfait), les calculs de synchronisation donnent zéro. Mais s'il y a une source de lumière supplémentaire et ténue sur le côté, les calculs ne correspondent plus — cela laisse un « résidu » ou une « bosse » dans les données.
L'équipe a trouvé ces bosses. Les données ont montré que le modèle de l'anneau parfait n'était pas suffisant ; il y avait autre chose, légèrement décentré.
La découverte
En modélisant cette lumière supplémentaire comme un simple « Gaussien » (un bloc de lumière lisse et diffus), l'équipe a découvert :
- Localisation : La lumière supplémentaire est située au Sud-Ouest de l'anneau du trou noir. Cela correspond à la direction où le jet géant est projeté.
- Luminosité : Elle est très faible, environ 60 milliJanskys. Pour donner une perspective, si l'anneau principal est une ampoule brillante, la base de ce jet est comme une veilleuse de nuit très faible.
- Taille : Elle mesure environ 180 microsecondes d'arc de large, ce qui correspond environ à la taille d'un pamplemousse vu depuis la Lune.
Pourquoi cela importe (et ce que cela n'implique pas)
Cette découverte est importante car elle permet enfin de placer un point de repère sur la carte de l'endroit où le jet commence. Elle confirme que la « lumière manquante » des années précédentes provenait probablement de cet endroit spécifique, et non d'un immense nuage invisible situé ailleurs.
Cependant, les auteurs sont très prudents pour ne pas survendre la découverte.
- La mise en garde de la « limite supérieure » : Parce qu'ils n'avaient que deux nouvelles connexions de télescopes, ils ne peuvent pas dessiner une image détaillée de la forme du jet. Ils peuvent seulement dire : « Il y a un faible halo ici, et il n'est certainement pas plus brillant que cela. »
- Aucun conflit avec les anciennes photos : Ils ont vérifié leurs nouvelles découvertes par rapport aux photos de 2017 et 2018. Ils ont constaté que les anciennes photos étaient en fait correctes ! Les anciens télescopes ne pouvaient simplement pas voir ce faible halo, donc les modèles de type « anneau seul » utilisés à l'époque étaient toujours corrects pour ces télescopes spécifiques. Les nouvelles données ajoutent simplement un détail infime et très faible que les anciennes caméras avaient manqué.
L'essentiel à retenir
En utilisant un réseau de télescopes mis à niveau, les astronomes ont enfin détecté une lueur faible et diffuse à la base du jet de M87*. Elle est située exactement là où la physique suggère qu'elle devrait être (Sud-Ouest), mais elle est très faible. Bien qu'ils ne puissent pas encore cartographier entièrement sa forme, ils ont prouvé son existence et ont établi une limite stricte sur sa luminosité. C'est comme si l'on venait enfin de repérer la faible veilleuse d'un immense fourneau qui était auparavant invisible.
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