Une équipe de chercheurs chinois et internationaux a produit la première carte d’indice spectral résolue spatialement d’un trou noir à l’échelle de son horizon des événements, offrant de nouvelles informations sur l’environnement physique extrême entourant les trous noirs.
La recherche, publiée lundi dans , a été menée par des chercheurs de l’Observatoire astronomique de Shanghai relevant de l’Académie chinoise des sciences en collaboration avec des partenaires internationaux.
L’équipe a analysé les observations du trou noir supermassif M87 à l’aide des données collectées en 2018 par le télescope Event Horizon (EHT) et le réseau Global Millimeter VLBI. En combinant des images capturées à des longueurs d’onde de 1,3 millimètres et 3,5 millimètres, les chercheurs ont mené la première étude spectrale à double fréquence à l’échelle de l’horizon des événements.
L’étude a produit la première carte résolue spatialement de l’indice spectral du trou noir, qui décrit comment la luminosité du rayonnement change selon différentes fréquences. Les chercheurs ont comparé cette réalisation à un « contrôle de santé spectral » de haute précision d’un trou noir.
Les résultats montrent que les propriétés du rayonnement autour du trou noir changent considérablement avec la distance par rapport à son centre. Près de l’horizon des événements, l’indice spectral est positif, indiquant que le rayonnement reste fortement affecté par l’auto-absorption du synchrotron. Plus loin, l’indice spectral diminue progressivement et devient négatif, suggérant que le rayonnement passe à un état optiquement mince.
La transition se produit à environ 30 microsecondes d’arc du centre du trou noir, ce qui correspond à la taille de la structure annulaire observée à la longueur d’onde de 3,5 millimètres. Cette découverte suggère que l’anneau n’est pas seulement une caractéristique visible de l’image du trou noir, mais qu’il reflète également l’état de rayonnement du plasma près de l’horizon des événements.
Les chercheurs ont déclaré que de futures observations à des fréquences supplémentaires pourraient permettre des mesures plus précises des conditions du plasma autour des trous noirs et aider à suivre l’évolution des flux d’accrétion et des jets au fil du temps, faisant ainsi progresser les études sur les trous noirs de l’imagerie statique aux diagnostics physiques dynamiques.
