dimanche 27 mai 2018

L'Event Horizon Telescope a entraperçu l'ombre de Sgr A* en 2013


Depuis avril 2017, nous sommes tous dans l'attente fébrile de la divulgation de l'image sans précédent de la silhouette de notre trou noir galactique Sgr A* par l'Event Horizon Telescope (EHT). Le traitement et l'analyse des données prend beaucoup de temps et une autre campagne d'observation vient d'être effectuée le mois dernier pour enrichir la première moisson. Aujourd'hui, la collaboration de l'EHT publie un résultat!... mais ce n'est pas celui attendu : il s'agit de résultats d'observations de Sgr A* datant de... 2013. Ces résultats ont l'intérêt de montrer que les espoirs mis dans les observations de 2017 sont tout à fait justifiés, et ils ont l'avantage de faire patienter les impatients.



En mars 2013, la campagne d'observation de l'Event Horizon Telescope en interférométrie à très longue base étaient effectuées avec seulement 6 observatoires, situés respectivement à Hawaï, en Californie, en Arizona et au Chili. Mais c'était surtout la première fois que le réseau virtuel était étendu vers l'hémisphère sud, avec l'ajout du radiotélescope APEX chilien, ce qui a eu pour effet de presque doubler la longueur de la base d'interférométrie par rapport aux configurations antérieures de l'EHT (antérieures à 2013). Cette nouvelle configuration a permis d'atteindre une résolution angulaire de 30 microarcsecondes, ce qui correspond à seulement 3 fois le rayon de Schwarzschild de Sgr A*, que l'on peut même exprimer en km : 36 millions de km (pour une distance de Sgr A* de 26 000 années-lumière).
Ces observations ont été effectuées à la longueur d'onde de 1,3 mm (230 GHz), la même que celle utilisée en avril 2017 et cette année. Les chercheurs montrent la présence d'une source radio compacte non symétrique à l'échelle de 3 rayons de Schwarzschild. Ils comparent ensuite ces résultats avec des modèles géométriques simples qui correspondent à des modèles d'émission radio dominés soit par un disque soit par un jet associés à un trou noir. Ils trouvent que les deux modèles peuvent reproduire les données.
Les caractéristiques communes de ces deux modèles sont l'asymétrie de luminosité, l'orientation et les tailles caractéristiques, qui sont toutes compatibles avec l'ombre de Sgr A* attendue. L'EHT a donc vu quelque chose en 2013, avec une résolution angulaire déjà exceptionnelle (3 rayons de Schwarzschild), quelque chose qui ressemble aux effets du trou noir supermassif de notre galaxie. La publication aujourd'hui de ces anciennes données acquises par un EHT beaucoup moins sensible que la configuration actuelle offre donc un avant-goût de ce que pourront être les résultats des campagnes 2017 et 2018 effectuées avec trois observatoires de plus, dont la pièce maîtresse ALMA.

Cette publication de résultats vieux de cinq ans, qui peut paraître étonnante, a certainement un petit goût de teaser ayant pour objectif de faire attendre les impatients que nous sommes qui sont repus d'images simulées. C'est vrai que l'image de l'ombre de Sgr A* nous était promise pour la fin 2017 puis pour le printemps 2018, et maintenant peut-être pour l'automne 2018, voire plus tard...
Pour la petite histoire, cet article a été reçu par The Astrophysical Journal le 18 décembre 2017, date à laquelle les dernières données de la campagne d'avril 2017 (celles du South Pole Telescope), arrivaient tout juste au MIT. Ce n'est probablement pas un hasard. On peut penser que les chercheurs ont eu besoin de s'occuper en écrivant ce papier entre avril et décembre dans l'attente de l'arrivée des dernières données cruciales sans lesquelles le traitement des données 2017 n'avaient pas d'intérêt.

Ces observations de 2013 montrent en tout cas qu'on est quasi sûr maintenant que l'EHT fournira des informations capitales sur Sgr A*, que ce soit dans la campagne de 2017 ou plus tard. L'avenir lui est grand ouvert :  les observatoires radioastronomiques et la technologie interférométrique sont là pour durer et ne peuvent que s'améliorer, et s'il il faut attendre encore quatre ans pour voir l'inimaginable, ce n'est pas si grave, après tout...
Rendez-vous au prochain teaser, ou directement au dessert!


Source

Detection of Intrinsic Source Structure at ~3 Schwarzschild Radii with Millimeter-VLBI Observations of SAGITTARIUS A*
Ru-Sen Lu, Thomas P. Krichbaum, Alan L. Roy, Vincent L. Fish, Sheperd S. Doeleman, Michael D. Johnson, Kazunori Akiyama, Dimitrios Psaltis, Walter Alef, Keiichi Asada
The Astrophysical Journal, Volume 859, Number 1


Illustration

1) Comparaison des points mesurés (points blancs) avec deux modèles d'émission radio de trou noir (Ru-Sen Lu et al., ApJ)

2) Schéma du principe de la production d'images de l'ombre du trou noir reconstruites à partir de données mesurées en interférométrie (Katie Bouman)