Une équipe internationale d'astronomes vient de publier une remarquable carte du ciel nocturne dépourvue d'une seule étoile, mais remplie de 25 000 trous noirs supermassifs.
Nous savons ce que vous pensez. Comment est-ce possible ? Après tout, les trous noirs ne rayonnent pas de lumière. Et pourtant, cette affirmation n’apparaît qu'à moitié vrai. Le trou noir lui-même s’avère plus ou moins invisible, mais s'il dévore une étoile ou un autre objet, les forces de marée de sa gravité le déchireront et créeront un disque d'accrétion aplati autour de lui.
La matière contenue dans le disque tourne autour de l'horizon dudit trou noir à des fractions importantes de la vitesse de la lumière. Parfois, cette matière est éjectée par le champ magnétique intense du trou noir, créant des jets de particules au niveau des pôles magnétiques du trou noir.
Ces jets relativistes, comme on les appelle, émettent beaucoup d'ondes radio. C'est ce que les astronomes ont cartographié dans le ciel nordique à l'aide d'un réseau de 52 radiotélescopes répartis en Europe, et connu sous le nom de LOFAR (Low Frequency Array).
"C'est le résultat de nombreuses années de travail depuis des données incroyablement complexes", a déclaré le chercheur en chef Francesco de Gasperin, anciennement de l'Université de Leyde (il officie désormais à l'Universität Hamburg, en Allemagne). "Nous avons dû inventer de nouvelles méthodes pour convertir les signaux radio en photos du ciel."
Cette étonnante carte céleste montre les signaux radio basse fréquence de 25 000 trous noirs supermassifs au centre de galaxies lointaines, et ne couvre qu'environ 4% du ciel nocturne de l'hémisphère nord. Les chercheurs espèrent créer à terme un atlas complet du ciel incluant les trous noirs supermassifs visibles depuis l'hémisphère nord.
La carte a été incluse dans une étude et sera publiée dans une prochaine édition de la revue Astronomy & Astrophysics.
Les algorithmes informatiques nous aident à découvrir l'univers toujours plus profondément
L'un des problèmes rencontrés pour observer les ondes radio des trous noirs supermassifs est qu'ils produisent souvent des ondes radio de basse fréquence. Normalement, cela ne devrait pas poser de problème, mais pour les radiotélescopes terrestres, l'ionosphère de la Terre reflète complètement les signaux radio inférieurs à 3 MHz et déforme les signaux jusqu'à 30 MHz.
"C'est un peu comme lorsque vous essayez de voir le monde, immergé dans une piscine", a avance Reinout van Weeren, de l'Observatoire de Leyde, co-auteur de l'étude. "Quand vous levez les yeux, les vagues de la piscine dévient les rayons lumineux et déforment la vision".
Pour contrer ce phénomène, les chercheurs ont mis au point un algorithme sur supercalculateur qui corrige l'effet déformant de l'ionosphère toutes les quatre secondes sur plus de 256 heures d'observation.
"Après de nombreuses années de développement logiciel, c'est tellement merveilleux de voir que cela fonctionne à merveille", s’enthousiasme un autre co-auteur de l'étude, Huub Röttgering, directeur scientifique de l'Observatoire de Leiden.
Ce n'est pas la première fois qu'un algorithme informatique aide les astronomes à cartographier les cieux. En 2019, Katie Bouman a conçu un algorithme qui a rassemblé les différents flux de données du télescope Event Horizon, pour nous donner la première image de l'horizon au-delà du trou noir.
Les algorithmes informatiques jouent depuis longtemps un rôle déterminant dans ce domaine scientifique, et à mesure que nos ordinateurs deviennent plus puissants, notre connaissance de l'univers croît au-delà de bien des attentes et de l’imaginaire collectif.
