Confirmation supplémentaire de la théorie de la relativité générale d’Einstein –
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La galaxie Messier 87 (M87) est située à 55 millions d’années-lumière de la Terre dans la constellation de la Vierge. C’est une galaxie géante avec 12 000 amas globulaires, ce qui fait que les 200 amas globulaires de la Voie lactée semblent modestes en comparaison. Un trou noir de six milliards et demi de masses solaires est hébergé au centre de M87. C’est le premier trou noir pour lequel une image existe, créé en 2019 par la collaboration internationale de recherche Event Horizon Telescope.
Ce trou noir (M87*) projette un jet de plasma proche de la vitesse de la lumière, un jet dit relativiste, à l’échelle de 6 000 années-lumière. L’énorme énergie nécessaire pour alimenter ce jet provient probablement de l’attraction gravitationnelle du trou noir, mais comment un jet comme celui-ci se produit et ce qui le maintient stable sur une distance énorme n’est pas encore entièrement compris.
Le trou noir M87* attire la matière qui tourne dans un disque sur des orbites de plus en plus petites jusqu’à ce qu’elle soit avalée par le trou noir. Le jet est lancé depuis le centre du disque d’accrétion entourant M87, et les physiciens théoriciens de l’Université Goethe, ainsi que des scientifiques d’Europe, des États-Unis et de Chine, ont maintenant modélisé cette région en détail.
Ils ont utilisé des simulations de superordinateur tridimensionnelles très sophistiquées qui utilisent la quantité stupéfiante d’un million d’heures CPU par simulation et ont dû simultanément résoudre les équations de la relativité générale d’Albert Einstein, les équations de l’électromagnétisme de James Maxwell et les équations de la dynamique des fluides de Léonhard Euler.
Le résultat a été un modèle dans lequel les valeurs calculées pour les températures, les densités de matière et les champs magnétiques correspondent remarquablement bien à ce qui est déduit des observations astronomiques. Sur cette base, les scientifiques ont pu suivre le mouvement complexe des photons dans l’espace-temps courbe de la région la plus interne du jet et le traduire en images radio. Ils ont ensuite pu comparer ces images modélisées par ordinateur avec les observations faites à l’aide de nombreux radiotélescopes et satellites au cours des trois dernières décennies.
Le Dr Alejandro Cruz-Osorio, auteur principal de l’étude, commente : « Notre modèle théorique de l’émission électromagnétique et de la morphologie du jet de M87 correspond étonnamment bien aux observations dans les spectres radio, optique et infrarouge. le trou noir M87* est probablement en forte rotation et que le plasma est fortement magnétisé dans le jet, accélérant les particules à des échelles de milliers d’années-lumière.”
Le professeur Luciano Rezzolla, de l’Institut de physique théorique de l’Université Goethe de Francfort, remarque : « Le fait que les images que nous avons calculées soient si proches des observations astronomiques est une autre confirmation importante que la théorie de la relativité générale d’Einstein est l’explication la plus précise et naturelle de l’existence des trous noirs supermassifs au centre des galaxies. Bien qu’il y ait encore de la place pour des explications alternatives, les résultats de notre étude ont rendu cette pièce beaucoup plus petite. “
Source de l’histoire :
Matériaux fourni par Université Goethe de Francfort. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.
