La mesure de la masse d'un trou noir lointain démontre le potentiel de GRAVITY+

Pour la première fois, des astronomes ont mesuré directement la masse d’un trou noir lointain, si lointain qu’il a fallu 11 milliards d’années pour que la lumière provenant de son environnement nous parvienne. 

L’équipe, dirigée par Taro Shimizu de l’Institut Max Planck de Physique Extraterrestre en Allemagne, a découvert que le trou noir, appelé J0920, a une masse environ 320 millions de fois supérieure à celle du Soleil. CeQe réussite, décrite dans un article publié aujourd’hui dans la revue Nature, a été rendue possible grâce à GRAVITY+, une série de mises à jour du Very Large Telescope Interferometer (VLTI) de l’ESO et de son instrument GRAVITY, qui permet d’obtenir des images jusqu’à 40 fois plus nettes que celles obtenues avec le télescope spatial James Webb.

Pour mesurer directement la masse d’un trou noir, les astronomes utilisent des télescopes pour suivre le mouvement du gaz et des étoiles qui l’entourent. Plus ces mouvements se déplacent rapidement, plus la masse enfermée dans l’orbite de la matière est importante. Cette technique a été utilisée pour mesurer la masse des trous noirs proches, dont celui qui se trouve au centre de la Voie lactée. Toutefois, à des distances très éloignées, ce mouvement est extrêmement difficile à observer. Cela signifie que jusqu’à présent, il n’avait pas été possible d’effectuer des mesures directes similaires de la masse des trous noirs lointains, qui nous permettent une nouvelle perspective sur une période de l’histoire de l’Univers au cours de laquelle les galaxies et les trous noirs se développaient rapidement.

La mesure directe de la masse de J0920 n’a été possible qu’avec la première série d’améliorations de GRAVITY+. Ces améliorations ont permis aux astronomes d’observer avec plus de précision que jamais le gaz lointain et peu lumineux qui entoure le trou noir, en utilisant une technique appelée suivi des franges hors axe à grand champ. La mesure précise de la masse de J0920 est une première étape pour aider les astronomes à comprendre comment les trous noirs et les galaxies se sont développés ensemble à une époque où l’Univers n’avait que quelques milliards d’années et où les galaxies étaient encore en formation. Dans le cas de J0920, la nouvelle mesure de masse révèle que le trou noir est environ quatre fois moins massif que prévu compte tenu de la masse de sa galaxie hôte, ce qui indique un retard dans la croissance du trou noir par rapport à la galaxie qui l’entoure.

GRAVITY+ utilise l’interférométrie pour combiner la lumière qui arrive aux quatre télescopes (UT) de 8 mètres qui font partie du VLTI. Une fois achevé, il sera doté d’une technologie d’optique adaptative améliorée qui permettra de mieux corriger le flou causé par l’atmosphère terrestre et d’améliorer le contraste des observations. GRAVITY+ mettra également en place une nouvelle étoile guide laser sur chacune des UT1-3, et utilisera l’un des lasers actuellement installés sur l’UT4, afin d’observer des objets moins lumineux et plus éloignés que ce qui est actuellement possible.