Il y aurait des anneaux infinis de lumière autour des trous noirs

A cette période l’année dernière, les scientifiques réalisaient un exploit historique en obtenant la première image directe de l’horizon des événements d’un trou noir. Le trou noir qui a pu être photographié se trouve à une distance de 55 millions d’années-lumière de la Terre et porte le nom de M87*.

Actuellement, une équipe de scientifiques a utilisé les résultats obtenus lors de cette étude historique, combinés aux théories de la relativité générale, pour créer un modèle représentant un trou noir avec plus de détails. Ils ont ainsi découvert que lorsqu’un photon de lumière passe à proximité d’un trou noir, il sera attiré par la force gravitationnelle très intense de ce dernier et finira en orbite autour de la singularité. Ce phénomène va créer ce que les scientifiques appellent un « anneau de photon » ou « sphère de photon ».

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Cet anneau avait déjà été prédit auparavant comme entourant le trou noir.

Il se trouve à l’intérieur du bord intérieur du disque d’accrétion, en dehors de l’horizon des événements. Les modélisations de l’environnement d’un trou noir suggèrent que l’anneau pourrait créer une sous-structure constituée d’anneaux infinis de lumière.

Difficiles à repérer

Selon Michael Johnson, astrophysicien au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, l’image d’un trou noir contient en fait une série d’anneaux imbriqués. Chaque anneau a ainsi le même diamètre, mais devient de plus en plus net au cours du temps puisque ses photons orbitent plusieurs fois le trou noir avant d’arriver au niveau de l’observateur. Pour ce qui est de la photo historique, on ne peut pas voir la sphère de photon, car l’anneau est très fin. De plus, la résolution n’est pas assez haute pour permettre de la distinguer.

D’après les scientifiques, pouvoir observer l’anneau serait bénéfique à l’étude des trous noirs puisque cela permettrait de déduire leur masse, leur taille, ainsi que leur rotation. Il est possible de déterminer ces paramètres à l’aide du disque d’accrétion, toutefois, les chercheurs indiquent que l’anneau de photon donnerait des mesures plus précises.

Un certain type de télescope

Johnson a indiqué que les sous-anneaux imbriqués étaient presque imperceptibles à l’œil nu sur les images. Toutefois, ils ont été surpris par le fait que ces sous-anneaux représentent des signaux clairs et puissants pour les réseaux de télescopes spécifiques appelés interféromètres. Il a ajouté que la capture d’une image d’un trou noir nécessite un grand nombre de télescopes, mais l’étude des sous-anneaux pourrait se faire avec juste deux télescopes très éloignés l’un de l’autre.

Ainsi, pour étudier les anneaux de photon, il faudrait par exemple un télescope en orbite basse autour de la Terre pour observer un anneau. Puis, un autre télescope plus éloigné, par exemple sur la Lune, permettrait d’observer le deuxième sous-anneau, et ainsi de suite.

Avec le progrès de la technologie spatiale, il sera tout à fait possible d’étudier plus en détails ce qu’il se passe au niveau d’un trou noir. D’ailleurs, les astronomes ne vont pas se contenter de la seule image jamais obtenue de ces singularités.

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