Le trou noir M87*, situé au cœur de la galaxie M87 à 55 millions d’années-lumière, est entré dans l’histoire en 2019 lorsque le télescope Event Horizon (EHT) a produit la première image jamais obtenue de son ombre. Cette année, de nouvelles observations viennent enrichir notre compréhension de ce trou noir, dévoilant des changements inattendus dans la polarisation de son plasma et offrant un aperçu inédit de la dynamique complexe qui règne à proximité de l’horizon des événements. Ces données ne se contentent pas de confirmer les théories existantes : elles poussent les astrophysiciens à revoir certains modèles fondamentaux de la physique des trous noirs.
La polarisation inversée : un phénomène surprenant
Entre 2017 et 2021, les scientifiques ont observé un phénomène qui a déconcerté l’équipe de l’EHT : l’inversion de la polarisation des champs magnétiques autour de M87*. Le plasma hautement magnétisé, qui forme un anneau lumineux autour du trou noir, circulait initialement dans un sens, puis s’est stabilisé en 2018 avant de s’inverser complètement en 2021.
Cette évolution démontre que l’environnement proche d’un trou noir supermassif est bien plus dynamique et turbulent qu’on ne l’avait imaginé. Comme l’explique Paul Tiede, co-directeur de l’équipe, “la taille de l’anneau reste constante, mais le schéma de polarisation change considérablement, ce qui met en évidence la complexité du plasma magnétisé autour de l’horizon des événements.”
Cette découverte est capitale car elle révèle que le plasma ne se comporte pas comme un simple disque stable en rotation. Les champs magnétiques jouent un rôle majeur dans la manière dont la matière est attirée et éventuellement expulsée, influençant la formation de jets et l’alimentation continue du trou noir.
Jongho Park, membre de l’équipe, souligne que ces inversions étaient “totalement inattendues” et remettent en question la compréhension actuelle de la physique du plasma près de l’horizon des événements.
Jets relativistes : visualiser la base du phénomène
Une autre avancée majeure concerne la localisation de la base du jet de particules jaillissant de M87*. Ces jets, formés par des particules accélérées à des vitesses proches de celle de la lumière et canalisées par les champs magnétiques polaires, transportent une quantité colossale d’énergie dans l’environnement galactique. Leur étude est essentielle pour comprendre comment les trous noirs influencent la formation et l’évolution des galaxies qui les abritent.
Les nouvelles images de l’EHT permettent de relier visuellement la base du jet à l’anneau lumineux entourant M87*, confirmant les théories sur la connexion entre plasma magnétisé et éjection de matière.
L’évolution du réseau Event Horizon Telescope
Le succès de ces observations, rapportées dans Astronomy & Astrophysics, tient en grande partie aux améliorations apportées au réseau EHT. Entre 2017 et 2021, deux nouveaux télescopes – Kitt Peak aux États-Unis et NOEMA en France – ont été intégrés au réseau, augmentant sa sensibilité et sa capacité de résolution. Les futures campagnes bénéficieront également de l’amélioration du télescope du Groenland et du télescope James Clerk Maxwell, permettant une cartographie encore plus précise du plasma et des champs magnétiques.
Ces progrès transforment progressivement l’EHT en un véritable observatoire scientifique capable de surveiller l’évolution dynamique des trous noirs supermassifs avec une précision sans précédent.
Implications pour la physique et l’astrophysique
Ces nouvelles données enrichissent notre compréhension non seulement de M87*, mais aussi des trous noirs en général. Elles montrent que l’environnement proche d’un trou noir supermassif est hautement variable, ce qui peut influencer le transport de matière et d’énergie à l’échelle galactique. L’observation de la polarisation inversée et des jets relativistes fournit un banc d’essai unique pour tester les théories de la relativité générale et de la physique du plasma.
Chaque nouvelle campagne d’observation permet ainsi de combler des lacunes cruciales et de poser de nouvelles questions sur la dynamique extrême qui règne aux abords de ces objets cosmiques.
