M87*

M87*
Image du trou noir supermassif M87* et de son disque d'accrétion.
Image du trou noir supermassif M87* et de son disque d'accrétion.
Données d’observation
(Époque J2000.0)
Constellation Vierge
Ascension droite (α) 12h 30m 49,4s
Déclinaison (δ) +12° 23′ 28,0″

Localisation dans la constellation : Vierge

(Voir situation dans la constellation : Vierge)
Virgo IAU.svg
Caractéristiques physiques
Masse (6,5 ± 0,7)×109 M
Liste des objets célestes

M87* est le trou noir supermassif situé au centre de la galaxie elliptique supergéante M87 (Messier 87, Virgo A). C'est le premier trou noir à être imagé par interférométrie VLBI, le , par l'équipe de l'Event Horizon Telescope [1],[2],[3],[4],[5],[6],[7],[8].

Désignation et nom

Ce trou noir est désigné M87*[9] : « M87 » car il s'agit de sa galaxie hôte et « * » en tant que source quasi-ponctuelle d'ondes radio.

Il pourrait être baptisé « Pōwehi », un nom hawaïen signifiant « source sombre embellie de création sans fin ». Ce nom est dérivé du Kumulipo, le chant primordial décrivant la création de l'univers hawaïen. , « source sombre et profonde d'une création sans fin », est un concept souligné et répété dans le Kumulipo, tandis que wehi, ou wehiwehi, « honorée d'embellissements », est l'une des nombreuses descriptions du pō dans le chant[10],[11]. Ce nom reflète le rôle des Observatoires du Mauna Kea dans la création de l'image par l'EHT et a été créé par ces observatoires hawaïen avec un professeur de l'Université de Hawaï. Il faut cependant noter que ce nom n'est ni officiel ni même approuvé par l'EHT en tant que tel, les principaux chercheurs de la collaboration n'ayant même pas été consultés.

Masse et dimension

M87* a une masse estimée à 6,5 ± 0,7 milliards de masses solaires[3],[8]. C'est l'une des masses les plus importantes pour ce type d'objet. Le diamètre de son horizon des événements est de 38 milliards de kilomètres[12] soit 254 ua ou 1,5 jour-lumière[13], ou encore environ trois fois le diamètre de l'orbite moyenne de Pluton.

Sa masse volumique est donc de 450 ± 50 g m−3, soit environ celle de l'air au niveau de l'Everest[14].

Disque d'accrétion

Autour de ce trou noir se trouve un disque d'accrétion de gaz ionisé, qui est orienté perpendiculairement au jet. Ce gaz orbite autour du trou noir à des vitesses[15] allant jusqu'à 1 000 km s−1. Le gaz tombe par accrétion dans le trou noir à un taux estimé à une masse solaire par dizaine d'années[16].

Le disque possède un diamètre maximal de environ 0,12 pc (∼0,391 a.l.)[17], soit 24 800 ua[18], soit près de cent fois le diamètre du trou noir.

Rotation du trou noir

Le paramètre de spin du trou noir a* (qui peut prendre des valeurs entre 0, pas de rotation, et 1, vitesse maximale) de M87* n'est pas connu avec précision.

Selon des méthodes différentes, les études donnent aussi bien un taux de rotation lent de l'ordre de 0,1[19], que très rapide de l'ordre de 0,98[20].

L'image VLBI de 2019 ne permet pas d'apporter des éléments complémentaires pour déterminer le spin du trou noir[21].

Décalage par rapport au centre galactique

Le trou noir de M87 est décalé par rapport au centre galactique d'une distance d'environ 25 pc (∼81,5 a.l.)[22]. Ce décalage est orienté dans la direction opposée à celle du jet, ce qui pourrait indiquer que le trou noir a été éjecté du centre par le jet. Une autre possibilité est que ce décalage soit intervenu durant la fusion de deux trous noirs supermassifs[22],[23].

Ces assertions sont toutefois à prendre au conditionnel : l'étude n'inclut pas les différences spectroscopiques entre les étoiles et le noyau galactique actif. Il est donc possible que la position apparente du centre de la galaxie vis-à-vis du trou noir soit mal interprétée par l'éclat optique du jet. En 2011, une étude de M87 n'a pas trouvé de déplacement statistiquement significatif[24].

Références

  1. « La toute première image d’un trou noir », Le Temps,‎ (ISSN 1423-3967, lire en ligne, consulté le 10 avril 2019)
  2. https://iopscience.iop.org/journal/2041-8205/page/Focus_on_EHT
  3. a et b EHT 2019 I.
  4. EHT 2019 II.
  5. EHT 2019 III.
  6. EHT 2019 IV.
  7. EHT 2019 V.
  8. a et b EHT 2019 VI.
  9. Lire en ligne
  10. Lire en ligne
  11. Lire en ligne
  12. « The first picture of a black hole opens a new era of astrophysics », sur sciencenews.org
  13. Wolfram Alpha
  14. Masse volumique de l'atmosphère en fonction de l'altitude
  15. Macchetto et al. 1997.
  16. Di Matteo et al. 2003.
  17. Matveyenko, L. I. et Seleznev, S. V., « Fine core-jet structure of the galaxy M87 », Astronomy Letters, vol. 37, no 3,‎ , p. 154–170 (DOI 10.1134/S1063773711030030, Bibcode 2011AstL...37..154M)
  18. Wolfram Alpha
  19. M87 black hole mass and spin estimate through the position of the jet boundary shape break 2018. arXiv:1904.05665
  20. Constraint on the black-hole spin of M87 from the accretion-jet model 2017, arXiv:1705.07804
  21. « C'est une première astronomique : voici M87*, le premier trou noir supermassif à être pris en photo », sur lci.fr
  22. a et b (en) Dan Batcheldor, Andrew Robinson, David J. Axon, Eric S. Perlman et David Merritt, « A Displaced Supermassive Black Hole in M87 », The Astrophysical Journal Letters, vol. 717, no 1,‎ , p. L6–L10 (DOI 10.1088/2041-8205/717/1/L6, Bibcode 2010ApJ...717L...6B) arXiv:1005.2173
  23. (en) Ron Cowen, « Black hole shoved aside, along with 'central' dogma », ScienceNews, vol. 177, no 13,‎ , p. 9 (lire en ligne)
  24. Gebhardt 2011.

Bibliographie

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Articles scientifiques

  • [Macchetto et al. 1997] (en) F. Duccio Macchetto, Alessandro Marconi, David J. Axon, Alessandro Capetti, William B. Sparks et Philippe Crane, « The Supermassive Black Hole of M87 and the Kinematics of Its Associated Gaseous Disk » [« Le trou noir supermassif de M87 et la cinématique de son disque gazeux associé »], The Astrophysical Journal, vol. 489, no 2,‎ , p. 579 (DOI 10.1086/304823, Bibcode 1997ApJ...489..579M, arXiv astro-ph/9706252). 
  • [Di Matteo et al. 2003] (en) Tiziana Di Matteo, Steven W. Allen, Andrew Christopher Fabian, Andrew S. Wilson et Andrew J. Young, « Accretion onto the Supermassive Black Hole in M87 » [« Accrétion sur la trou noir supermassif de M87 »], The Astrophysical Journal, vol. 582, no 1,‎ , p. 133–140 (DOI 10.1086/344504, Bibcode 2003ApJ...582..133D, arXiv astro-ph/0202238). 

Série « First M87 Event Horizon Telescope Results » (EHT 2019)

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