septembre 22, 2020

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En vidéo, simulation 3D d’un trou noir supermassif déformant l’espace-temps

S’il y a des objets fascinants dans l’univers, ce sont bien des trous noirs et les chercheurs de la NASA nous invitent aujourd’hui, 40 ans après les travaux pionniers de Jean-Pierre Luminet, à découvrir une simulation de l’un d’eux. Des images étonnantes qui nous montrent comment la gravité peut agir sur le chemin de la lumière et influencer la façon dont nous voyons le monde.

Article original publié le 28 septembre 2019

le la gravité déforme leespace-temps. Einstein l’a dit et sur cet incroyable modélisation d’un trou noir proposé par des chercheurs du Nasa, le phénomène apparaît enfin clairement. Ici le lumière ne se déplace plus en ligne droite, comme d’habitude. Sa trajectoire est totalement déformée sous l’effet de l’extrême gravité qui règne autour de ce trou noir.

Cette modélisation de Chercheurs de la NASA révèle également comment des régions distinctes du disque d’accrétion peuvent être affectés différemment. Du moins selon l’angle sous lequel on observe le trou noir en question.

Les régions les plus éloignées apparaissent au-dessus du trou noir.

Ainsi, vu de côté, l’objet prend une forme particulièrement déformée, doublement courbée en son centre. Sous’effet de la gravité, les régions les plus reculées de disque d’accrétion – ce record de matière, chaud et mince, tournant autour du trou noir – apparaissent au-dessus du trou noir. Les régions sous le disque d’accrétion deviennent visibles sous le trou noir.

Sur la gauche, le disque d’accrétion du trou noir apparaît plus clair. Parce que, de ce côté, le gaz nous approchent si vite que les effets relativistes – encore prédits par Einstein – renforcent leur luminosité. D’un autre côté, c’est l’inverse qui se produit. Mais cette asymétrie disparaît lorsque l’on regarde le disque de face. De ce point de vue, en effet, peu importe ce qui bouge dans notre champ de vision.

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Tout est question de point de vue

Certaines zones du disque d’accrétion forment une sorte de noeuds qui s’allument et s’éteignent selon champs magnétiques qui enroulent et déforment le matériau. Au plus près du trou noir, les gaz gravitent à des vitesses proches de celle de la lumière tandis qu’ils tournent un peu plus tranquillement dans les zones plus reculées. De quoi étirer et cisailler les nœuds de lumière pour les transformer en lignes claires et sombres.

À l’approche du trou noir, la distorsion de la lumière sous l’effet de la gravité devient si grande que le dessous du disque d’accrétion – tout comme ses régions les plus externes – nous apparaît comme un anneau de lumière qui semble délimiter le trou noir. Qu’est-ce que astronomes appeler un anneau de photons. Il entoure la région sombre de l’objet, appelée l’ombre du trou noir.

Cet anneau est en fait constitué de plusieurs anneaux, de plus en plus fins et discrets, formés par la lumière après avoir fait le tour du trou noir deux, trois ou plusieurs fois. Et c’est la forme sphérique choisie pour le trou noir modélisé ici qui leur donne un aspect presque circulaire, quel que soit notre angle de vue cette fois.

Simulations visionnaires

Comme Jean-Pierre Luminet l’a expliqué à plusieurs reprises et en détail sur les versions française et anglaise du Blog que Futura a mis à sa disposition, il a été le premier à la fin des années 1970 à calculer ordinateur l’aspect visuel d’un trou noir entouré d’un disque d’accrétion.

Ce que vous devez vous rappeler

  • Des chercheurs de la NASA ont modélisé l’effet de la gravité près d’un trou noir plus de 40 ans après Jean-Pierre Luminet.
  • Ils nous offrent des images à couper le souffle.
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