Astronomie

Pourquoi le jet relativiste n'est-il pas visible dans l'image du trou noir M87 ?

Pourquoi le jet relativiste n'est-il pas visible dans l'image du trou noir M87 ?



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Je fais référence au tristement célèbre jet relativiste, qui consiste en une accélération de la matière proche de la vitesse de la lumière, provenant des pôles du trou noir :

Mais dans l'image du trou noir dans le spectre radio rien de tel n'est visible :

Je m'attendrais à ce que le jet relativiste soit l'une des caractéristiques les plus importantes car il accélère beaucoup plus que les autres matériaux en orbite autour du trou noir.

Est-ce parce que le jet est plus visible dans le spectre visible et infrarouge que dans le spectre radio ?


2 réponses 2

Je pense que la réponse est une combinaison de vos deux premiers points.

Il y a eu une étude antérieure de Kim et al. (2018), utilisant également l'interférométrie à très longue base, pour résoudre la structure du jet jusqu'à quelques rayons de Schwarzschild.

La résolution (environ 100 $ imes$ 50 microarcsec) n'était pas aussi bonne que celle du télescope Event Horizon ( $sim 20$ microarcsec), mais le champ de vision des images présentées était beaucoup plus grand.

Vous trouverez ci-dessous l'une des images empilées présentées dans cet article. Il semble montrer que le jet est lancé très près du trou noir, mais l'émission du jet se confond avec l'émission du "noyau" (que nous savons maintenant être un anneau de photons brillants), à un rayon d'environ 200 microsecondes d'arc et le jet apparaît d'avoir un grand angle d'ouverture et une largeur d'environ 600 microsecondes d'arc où il est lancé.

L'ensemble de l'image EHT ne fait qu'environ 150 microsecondes d'arc, donc je pense que la réponse est que l'image est trop zoomée pour apprécier pleinement la structure du jet et, puisque la région "noyau" semble être beaucoup plus lumineux dans l'image de Kim et al. (d'un ordre de grandeur), alors je soupçonne que même si l'image EHT était plus large, nous aurions du mal à voir le jet sur l'échelle de luminosité linéaire utilisée par les papiers EHT.

En fait, ces points sont à la perfection illustré à la Fig.5 de l'article IV de la publication des données EHT M87. Cette figure - reproduite ci-dessous, montre comment ils ont inclus un modèle de l'émission du jet lors de la modélisation des images EHT.

Les images du haut montrent divers modèles de jouets qu'ils ont saisis pour tester leurs pipelines d'imagerie sur une échelle de luminosité linéaire. Les images du milieu montrent une région beaucoup plus large avec le jet ajouté et avec une échelle de luminosité logarithmique. Regardez à quel point le jet est étendu par rapport à la région compacte dans les images EHT et regardez à quel point il est faible en termes de luminosité de surface par rapport à la région centrale.


Contenu

Les jets relativistes sont des faisceaux de matière ionisée accélérés proche de la vitesse de la lumière. La plupart ont été associés par observation aux trous noirs centraux de certaines galaxies actives, radiogalaxies ou quasars, ainsi qu'aux trous noirs stellaires galactiques, aux étoiles à neutrons ou aux pulsars. Les longueurs de faisceau peuvent s'étendre entre plusieurs milliers, [6] centaines de milliers [7] ou millions de parsecs. [2] Les vitesses des jets à l'approche de la vitesse de la lumière montrent des effets significatifs de la théorie de la relativité spéciale, par exemple, le rayonnement relativiste qui modifie la luminosité apparente du faisceau. [8]

Les trous noirs centraux massifs des galaxies ont les jets les plus puissants, mais leur structure et leurs comportements sont similaires à ceux des étoiles à neutrons galactiques plus petites et des trous noirs. Ces systèmes SMBH sont souvent appelés microquasars et présentent une large gamme de vitesses. Le jet SS433, par exemple, a une vitesse moyenne de 0,26c. [9] La formation de jets relativistes peut aussi expliquer les sursauts gamma observés.

Les mécanismes derrière la composition des jets restent incertains, [10] bien que certaines études privilégient les modèles où les jets sont composés d'un mélange électriquement neutre de noyaux, d'électrons et de positons, tandis que d'autres sont compatibles avec des jets composés de plasma positron-électron. [11] [12] [13] On s'attendrait à ce que les noyaux de trace balayés dans un jet relativiste de positron-électron aient une énergie extrêmement élevée, car ces noyaux plus lourds devraient atteindre la vitesse égale à la vitesse de positron et d'électron.

En raison de l'énorme quantité d'énergie nécessaire pour lancer un jet relativiste, certains jets sont peut-être alimentés par des trous noirs en rotation. Cependant, la fréquence des sources astrophysiques à haute énergie avec des jets suggère des combinaisons de différents mécanismes indirectement identifiés avec l'énergie dans le disque d'accrétion associé et les émissions de rayons X de la source génératrice. Deux premières théories ont été utilisées pour expliquer comment l'énergie peut être transférée d'un trou noir dans un jet astrophysique :

  • Processus Blandford-Znajek. [14] Cette théorie explique l'extraction d'énergie à partir de champs magnétiques autour d'un disque d'accrétion, qui sont entraînés et tordus par la rotation du trou noir. La matière relativiste est alors vraisemblablement lancée par le resserrement des lignes de champ.
  • Mécanisme de Penrose. [15] Ici, l'énergie est extraite d'un trou noir en rotation par traînage du cadre, qui s'est avéré plus tard théoriquement capable d'extraire l'énergie et la quantité de mouvement relativistes des particules, [16] et s'est ensuite révélé être un mécanisme possible pour la formation de jets. [17] Cet effet peut aussi s'expliquer en termes de gravitoélectromagnétisme.

Des jets peuvent également être observés à partir d'étoiles à neutrons en rotation. Un exemple est le pulsar IGR J11014-6103, qui possède le plus gros jet observé jusqu'à présent dans la Voie lactée, et dont la vitesse est estimée à 80% de la vitesse de la lumière (0,8c). Des observations aux rayons X ont été obtenues mais il n'y a pas de signature radio détectée ni de disque d'accrétion. [18] [19] Initialement, ce pulsar était supposé tourner rapidement, mais des mesures ultérieures indiquent que la vitesse de rotation n'est que de 15,9 Hz. [20] [21] Un tel taux de rotation lent et un manque de matériau d'accrétion suggèrent que le jet n'est ni rotation ni accrétion, bien qu'il semble aligné avec l'axe de rotation du pulsar et perpendiculaire au vrai mouvement du pulsar.


Les télescopes les plus puissants du monde s'unissent pour des observations sans précédent du célèbre trou noir

Image composite montrant à quoi ressemblait le système M87, sur l'ensemble du spectre électromagnétique, lors de la campagne Event Horizon Telescope d'avril 2017 pour prendre la première image emblématique d'un trou noir. Nécessitant 19 installations différentes sur Terre et dans l'espace, cette image révèle les énormes échelles couvertes par le trou noir et son jet pointé vers l'avant, lancé juste à l'extérieur de l'horizon des événements et couvrant toute la galaxie. Crédit d'image : Le groupe de travail scientifique sur les longueurs d'onde multiples EHT la collaboration EHT ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) l'EVN la collaboration EAVN VLBA (NRAO) le GMVA le télescope spatial Hubble l'observatoire Neil Gehrels Swift l'observatoire à rayons X Chandra le nucléaire Spectroscopic Telescope Array la collaboration Fermi-LAT la collaboration HESS la collaboration MAGIC la collaboration VERITAS NASA et ESA. Composition de J.C. Algaba

  • Les scientifiques ont coordonné les observations de bon nombre des télescopes les plus puissants au monde du trou noir supermassif de la galaxie M87.
  • En avril 2019, le télescope Event Horizon (EHT) a publié la première image directe de ce trou noir.
  • En combinant les données EHT avec celles de différents types de lumière, les scientifiques peuvent en apprendre davantage sur les propriétés des trous noirs.
  • Les astronomes ont utilisé l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA pour étudier M87 pendant deux décennies, y compris au cours de cette campagne coordonnée.

En avril 2019, les scientifiques ont publié la première image d'un trou noir dans la galaxie M87 à l'aide du télescope Event Horizon (EHT). Ce trou noir supermassif pèse 6,5 milliards de fois la masse du soleil et est situé au centre de M87, à environ 55 millions d'années-lumière de la Terre.

Le trou noir supermassif alimente des jets de particules qui se déplacent presque à la vitesse de la lumière. Ces jets produisent une lumière couvrant tout le spectre électromagnétique, des ondes radio à la lumière visible en passant par les rayons gamma.

Pour obtenir des informations cruciales sur les propriétés du trou noir et aider à interpréter l'image EHT, les scientifiques ont coordonné les observations avec 19 des télescopes les plus puissants au monde au sol et dans l'espace, collectant la lumière de tout le spectre. Il s'agit de la plus grande campagne d'observation simultanée jamais entreprise sur un trou noir supermassif avec des jets.

Les télescopes de la NASA impliqués dans cette campagne d'observation comprenaient l'observatoire à rayons X Chandra, le télescope spatial Hubble, l'observatoire Neil Gehrels Swift, le réseau de télescopes spectroscopiques nucléaires (NuSTAR) et le télescope spatial à rayons gamma Fermi.

Commençant par l'image désormais emblématique de l'EHT de M87, une nouvelle vidéo emmène les téléspectateurs dans un voyage à travers les données de chaque télescope. La vidéo montre des données à travers de nombreux facteurs d'échelle dix, à la fois des longueurs d'onde de la lumière et de la taille physique. La séquence commence par l'image EHT du trou noir de M87 publiée en avril 2019 (les données ont été obtenues en avril 2017). Il se déplace ensuite à travers les images d'autres réseaux de radiotélescopes du monde entier, se déplaçant vers l'extérieur dans le champ de vision à chaque étape. (L'échelle pour la largeur des carrés est donnée en années-lumière dans le coin inférieur droit).

Ensuite, la vue passe aux télescopes qui détectent la lumière visible (Hubble et Swift), la lumière ultraviolette (Swift) et les rayons X (Chandra et NuSTAR). L'écran se divise pour montrer comment ces images, qui couvrent la même partie du ciel en même temps, se comparent les unes aux autres. La séquence se termine en montrant ce que les télescopes gamma au sol, et Fermi dans l'espace, détectent à partir de ce trou noir et de son jet.

Tout au long de la séquence, le plus petit détail que le réseau ou le télescope peut voir augmente considérablement en taille. Par exemple, les plus petits détails que l'EHT, Chandra et Fermi peuvent voir sont respectivement de 0,0067, 130 et 330 000 années-lumière. Seul l'EHT peut détecter l'ombre du trou noir, et à l'autre extrême, Fermi n'est pas en mesure de déterminer si l'émission de rayons gamma qu'il détecte provient de régions proches du trou noir, ou du jet.

Les données ont été collectées par une équipe de 760 scientifiques et ingénieurs de près de 200 institutions, 32 pays ou régions, à l'aide d'observatoires financés par des agences et des institutions du monde entier. Les observations se sont concentrées de fin mars à mi-avril 2017.

Référence: “Broadband Multi-wavelength Properties of M87 lors de la campagne 2017 Event Horizon Telescope” par The EHT MWL Science Working Group, JC Algaba, J. Anczarski, K. Asada, M. Balokovioko, S. Chandra, Y.- Z. Cui, A.D. Falcone, M. Giroletti, C. Goddi, et al., 14 avril 2021, Lettres de revues astrophysiques.
DOI : 10.3847/2041-8213/abef71

Ce document a été dirigé par 33 membres du groupe de travail EHT Multiwavelength, et comprend en tant que coauteurs les membres des collaborations suivantes : l'ensemble de la collaboration Event Horizon Telescope la collaboration Fermi Large Area Telescope la collaboration H.E.S.S la collaboration MAGIC la collaboration VERITAS et la collaboration EAVN. Les coordinateurs du groupe de travail scientifique sur les longueurs d'onde multiples EHT sont Sera Markoff, Kazuhiro Hada et Daryl Haggard, ainsi que la coordination des travaux sur l'article. Juan Carlos Algaba et Mislav Baloković ont également coordonné le travail sur le papier.

La campagne 2017 a impliqué un grand nombre d'observatoires et de télescopes. Aux longueurs d'onde radio il s'agissait : le Réseau Européen d'Interférométrie à Très Longue Base (VLBI) (EVN) le 9 mai 2017, le High Sensitivity Array (HSA), qui comprend le Very Large Array (VLA), l'antenne Effelsberg 100m et les 10 stations du réseau à très longue base (VLBA) de l'Observatoire national de radioastronomie (NRAO) les 15, 16 et 20 mai l'exploration VLBI de la radioastronomie (VERA) à 17 reprises en 2017 le réseau coréen VLBI (KVN) sur sept époques et décembre le réseau VLBI d'Asie de l'Est (EAVN) et le KVN et VERA Array (KaVA) , sur 14 époques entre mars et mai 2017, le VLBA le 5 mai 2017 le Global Millimeter-VLBI-Array (GMVA) le 30 mars 2017 l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) le Submillimeter Array (SMA) dans le cadre d'un programme de surveillance continue. Aux longueurs d'onde ultraviolettes (UV), il a impliqué l'observatoire Neil Gehrels Swift (Swift) avec de multiples observations entre le 22 mars et le 20 avril 2017 et aux longueurs d'onde optiques : Swift et le télescope spatial Hubble les 7, 12 et 17 avril 2017. ( Les données Hubble ont été extraites des archives Hubble car elles faisaient partie d'un programme d'observation indépendant.) Aux longueurs d'onde des rayons X, cela impliquait l'observatoire de rayons X Chandra les 11 et 14 avril 2017, le réseau de télescopes spectroscopiques nucléaires (NuSTAR) en avril 11 et 14 2017 et Swift. Aux longueurs d'onde des rayons gamma, il a impliqué Fermi du 22 mars au 20 avril 2017, le système stéréoscopique à haute énergie (H.E.S.S), les télescopes Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC) et le Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS).

Le Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, en Alabama, gère le programme Chandra pour la Direction des missions scientifiques de la NASA à Washington. Le Smithsonian Astrophysical Observatory à Cambridge, Massachusetts, contrôle la science et les opérations aériennes de Chandra.

Le groupe de travail EHT Multi-wavelength (MWL) est un collectif de membres de la collaboration EHT et de partenaires externes travaillant ensemble pour assurer une couverture MWL à large bande pendant les campagnes EHT, afin de maximiser la production scientifique. La collaboration EHT implique plus de 300 chercheurs d'Afrique, d'Asie, d'Europe, d'Amérique du Nord et du Sud. La collaboration internationale s'efforce de capturer les images de trou noir les plus détaillées jamais obtenues en créant un télescope virtuel de la taille de la Terre. Soutenu par des investissements internationaux considérables, l'EHT relie les télescopes existants à l'aide de nouveaux systèmes, créant ainsi un instrument fondamentalement nouveau avec le pouvoir de résolution angulaire le plus élevé jamais atteint.


Le télescope Event Horizon repère un étrange mystère de jet de trou noir à l'intérieur du quasar

Au même moment, le télescope Event Horizon recueillait des données pour créer le toute première image d'un trou noir, il observait aussi un objet encore plus étrange.

Cet objet était un quasar, une paire de jets pleins de matière ultra-rapide jaillissant d'un trou noir supermassif. Et le Télescope Horizon événementiel les données suggèrent que ces jets ne fonctionnent pas comme les scientifiques l'avaient prévu, avec des problèmes déroutants à leur base.

"Nous savions que chaque fois que vous ouvrez une nouvelle fenêtre sur l'univers, vous pouvez trouver quelque chose de nouveau", Jae-Young Kim, astronome à l'Institut Max Planck de radioastronomie en Allemagne qui a dirigé la nouvelle recherche, a déclaré dans un communiqué de l'institut. "Ici, là où nous nous attendions à trouver la région où se forme le jet en allant à l'image la plus nette possible, nous trouvons une sorte de structure perpendiculaire. C'est comme trouver une forme très différente en ouvrant la plus petite poupée Matryoshka."

Le quasar est connu sous le nom de 3C 279 et est situé à 5 milliards d'années-lumière de la Terre. Les astronomes ont identifié l'objet comme un quasar en raison d'un point de lumière incroyablement brillant en son centre. Ce point semble marquer des jets de particules où le trou noir &mdash qui contient environ la masse d'un milliard de soleils &mdash crache de la matière qu'il ne peut pas tout à fait capturer.

Le télescope Event Horizon a étudié l'objet pendant quatre jours en avril 2017. Et la collaboration pourrait étudier ces jets à une résolution inférieure à un. année-lumière. (Une année-lumière est la distance parcourue par la lumière en une année, environ 6 000 milliards de miles ou 9,7 billions de kilomètres.) Ce détail permet aux astronomes de la nouvelle recherche d'analyser de petits détails dans les jets près de leur source. Les scientifiques pensaient que ces jets commenceraient au fur et à mesure qu'ils continuaient, sous forme de faisceaux rectilignes.

Mais ce que l'équipe a trouvé était inattendu. Selon cette nouvelle vision, à sa base, un jet est une structure tordue qui change de jour en jour. Les chercheurs ne savent pas encore comment tout cela se produit, bien qu'ils pensent que cela pourrait avoir quelque chose à voir avec la façon dont les jets rencontrent le disque d'accrétion entourant le trou noir.

Les scientifiques impliqués dans la recherche pensent également que la structure étrange du jet pourrait aider à expliquer pourquoi le matériau dans le jet semble se déplacer vers nous à une vitesse 20 fois supérieure à la vitesse de la lumière, une illusion d'optique complexe.

Comme l'image révolutionnaire du trou noir publié l'année dernière, la nouvelle recherche s'appuie sur la technique de données intenses du télescope Event Horizon pour transformer une gamme mondiale d'instruments en un énorme télescope de la taille de la Terre. En 2017, huit observatoires ont participé au projet d'ici l'été prochain, ce nombre devrait être de 11. Plus il y a d'installations participantes, plus les résultats du télescope Event Horizon deviennent précis.

"Le réseau EHT s'améliore constamment", Shep Doeleman, directeur fondateur du télescope Event Horizon et astronome au Harvard-Smithsonian Center for Astronomy, dit dans un communiqué publié par le consortium EHT. "Ces nouveaux résultats de quasar démontrent que les capacités uniques d'EHT peuvent répondre à un large éventail de questions scientifiques, qui ne feront que croître à mesure que nous continuerons à ajouter de nouveaux télescopes au réseau."

Cependant, le Pandémie de covid-19 observatoires fermés au sein du réseau et forcé le télescope Event Horizon à annuler sa campagne annuelle d'observation pour 2020. Les scientifiques affiliés au projet passeront cette année à se concentrer sur l'analyse plus approfondie des données de 2017 qui comprenaient ces résultats de quasar, ainsi qu'à commencer à analyser les données recueillies en 2018.

La recherche est décrite dans un article publié aujourd'hui (7 avril) dans la revue Astronomy and Astrophysics.

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"Les scientifiques impliqués dans la recherche pensent également que la structure étrange du jet pourrait aider à expliquer pourquoi le matériau dans le jet semble se déplacer vers nous à une vitesse 20 fois supérieure à la vitesse de la lumière, une illusion d'optique complexe."

Maintenant c'est TRÈS intéressant !

Cat, le même effet a été observé par le Hubble du jet émis par le trou noir supermassif de M-87. Hubble a mesuré la vitesse de ce jet à 4 à 6 fois la vitesse de la lumière. On l'appelle "mouvement supraluminique*, (et) c'est une illusion causée par la vitesse relativiste du jet."**

Également une caractéristique remarquable du jet de M-87 (de Wiki)** :

"Le jet est en train de précéder, provoquant la formation d'un motif hélicoïdal jusqu'à 1,6 parsec (5,2 années-lumière). Les lobes de matière expulsée s'étendent jusqu'à 80 kiloparsecs (260 000 années-lumière)."

Cela signifie que ce jet a une "longueur" ca. 2,5 fois le diamètre de la Voie lactée. Je dirais que c'est un WOW !

On se demande si la précession de ce jet est liée aux activités observées à la base des jets de 3C 279. Voir les changements dans les jets d'un jour à l'autre semble assez remarquable. Les changements à cette échelle se produisent généralement sur des périodes beaucoup plus longues, donc tout ce qui s'y passe est exceptionnellement énergique.

Probablement pas un bon endroit pour des vacances.

Cat, le même effet a été observé par le Hubble du jet émis par le trou noir supermassif de M-87. Hubble a mesuré la vitesse de ce jet à 4 à 6 fois la vitesse de la lumière. On l'appelle "mouvement supraluminique*, (et) c'est une illusion causée par la vitesse relativiste du jet."**

Également une caractéristique remarquable du jet de M-87 (de Wiki)** :

"Le jet est en train de précéder, provoquant la formation d'un motif hélicoïdal jusqu'à 1,6 parsec (5,2 années-lumière). Les lobes de matière expulsée s'étendent jusqu'à 80 kiloparsecs (260 000 années-lumière)."

Cela signifie que ce jet a une "longueur" ca. 2,5 fois le diamètre de la Voie lactée. Je dirais que c'est un WOW !

On se demande si la précession de ce jet est liée aux activités observées à la base des jets de 3C 279. Voir les changements dans les jets d'un jour à l'autre semble assez remarquable. Les changements à cette échelle se produisent généralement sur des périodes beaucoup plus longues, donc tout ce qui s'y passe est exceptionnellement énergique.

Probablement pas un bon endroit pour des vacances.

en 2001, j'ai fait une image composite multi-longueurs d'onde du jet de M87.

et découvert ce que je crois être la création d'un nouvel amas globulaire par le jet.

voir mon site Web bon marché pour une description approximative de la théorie.

cela va un peu bizarre avec le concept d'une « hélice de plasma », mais le point principal est la probabilité que nous voyions un amas globulaire se former et que nous ayons donc un nouvel objet et un nouveau processus à étudier.


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Comment proposez-vous la formation de ces clusters ? Le jet comprime-t-il de grandes quantités de gaz devant lui, créant ainsi une grosse boule d'hydrogène qui pourrait se condenser en un amas globulaire ?

La détonation d'un bolide (astéroïde ou comète) au-dessus de la Toungouska, en Russie, au début des années 1900, me rappelle un peu ce concept. La taille moyenne du bolide était d'environ 400 pieds de diamètre (+/-), tout cela est de mémoire). Vitesse entrante estimée à plus de 20 000 mph.

La taille de l'objet et sa vitesse lorsqu'il est entré dans l'atmosphère ont créé un énorme différentiel de pression sur lui. L'air devant s'est accumulé très rapidement et le vide créé derrière lui n'a pas pu être comblé assez rapidement pour couvrir la pression frontale alors qu'il traversait une atmosphère de plus en plus dense. En raison de sa taille, il a résisté à la pression jusqu'à ce qu'il surmonte l'intégrité structurelle du bolide, entraînant une explosion à environ 10 km environ, avec une "force descendante" estimée à environ 3 MT (total haut de gamme d'environ 15 MT).

Certes, c'est un peu différent du modèle de compression de gaz par un jet galactique, mais semble avoir un principe similaire - concentrer une grande quantité de gaz avec un résultat final majeur. Eh bien, au moins deux événements relativement importants.

le jet semble être formé de 2 flux de plasma (émanant de la proximité du trou noir à gauche et émettant respectivement des rayons X et de la lumière radio*) . qui fusionnent ensuite (fusion plasma ?) au point lumineux pour former une goutte condensée de plasma à haute énergie (émettant de la lumière dans la gamme des rayons X).

******************************************************************
* dans l'image, le bleu est un plasma émettant des rayons X (image source du télescope spatial Chandra) et le rouge est un plasma émettant des radiofréquences (image source Very Large Array).

à propos de l'image optique du télescope spatial Hubble.

très peu de jet est visible dans la partie optique du spectre lumineux. en particulier le long du corps principal du jet avant qu'il n'atteigne le point lumineux. ce que nous voyons apparaît comme des indications de turbulence, et qui je pense sont les zones de contact et de mélange entre les 2 plasmas.

il semble que les composants réels du jet (c'est-à-dire: les plasmas) ne soient visibles que dans les parties radiographiques et radio du spectre lumineux.
le plasma à rayons X étant le plus énergétique des deux et formant également le produit final.

Vous n'avez pas répondu à ma question principale. Comment tout cela génère-t-il un grand nuage d'hydrogène que l'on suppose nécessaire à la formation d'un amas globulaire.

Et quelques pouces vers le haut sont appréciés!

Il y a 2 flux de plasma qui fusionnent pour former une goutte condensée.

si ce matériau plasma est de l'hydrogène ou un autre type, je ne sais pas.

Je ne pense pas que le processus prenne la forme d'un "jet comprimant de grandes quantités de gaz devant lui, créant ainsi une grosse boule d'hydrogène".

Le plasma lui-même constitue déjà la matière de l'Amas Globulaire. Il est émis par le noyau galactique (à proximité du trou noir) et plus tard combiné (au point lumineux) puis ruisselant le long d'un tube de flux (voir les photos dans le prochain article) où il se condense finalement et forme une grosse goutte.

La différence (observée avec l'image multi-longueurs d'onde) est que le jet est beaucoup plus robuste qu'on ne le pensait auparavant.

Une énorme quantité de matière s'écoule le long du jet.

Voici l'image radio VLA en elle-même pour montrer une partie du matériel.


beaucoup plus de matériel est vu dans la radio, par déférence pour l'image optique.

Je ne sais pas ce que signifie le "pouce levé".

Je ne traîne généralement pas sur les babillards électroniques et je ne suis pas trop familier avec toutes les choses qui sont faites. N'ai-je pas fait quelque chose que j'aurais dû ?

La formation réelle de l'amas globulaire en tant que goutte sphérique se produit d'une manière étrange. J'ai essayé de théoriser comment cela se passe, mais bien sûr, je peux me tromper.


cliquez sur la 2ème image pour l'agrandir.

En raison des concepts impliqués, c'est-à-dire : "Physique du plasma d'un jet relativiste", je risque de supposer que la magnéto-hydrodynamique peut présenter des effets que nous ne considérerions pas normalement à de telles échelles.

Désolé que cela ressemble à une image complètement différente (et dingue) de ce que l'on pense habituellement en matière de physique des trous noirs.
. et même ce que l'on pense des jets nucléaires.

mais si nous voyons le mécanisme qui crée les amas globulaires et que nous le comparons au nombre d'amas que nous voyons dans M87, alors la robustesse du jet correspond à l'image d'un « série de production continue ».

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Une vidéo fascinante montre le trou noir M87 comme personne ne l'a vu auparavant

Si vous pensiez que la première image d'un trou noir dans la lointaine galaxie M87 était quelque chose de spécial il y a deux ans, une nouvelle vidéo rassemblant le travail de 19 observatoires vous épatera. En 2019, le télescope Event Horizon (EHT) a capturé le trou noir de 25 milliards de kilomètres de large pour la toute première fois, mais ne laissez pas le nom vous tromper en imaginant un télescope avec un œil d'astronome pressé contre le viseur.

M87 – ou Messier 87 – est, au moins en termes astronomiques, proche. À environ 55 millions d'années-lumière de la Terre, c'est l'une des galaxies les plus massives de l'univers local et a été identifiée pour la première fois par Charles Messier en 1781.

Le trou noir en son centre, cependant, a gardé ses mystères bien plus longtemps. Exemple de trou noir supermassif, il a obligé les astronomes à penser latéralement lorsqu'ils voulaient en capturer une image : après tout, les trous noirs captent par définition la lumière. L'EHT a rassemblé les données de huit télescopes différents et a regroupé ces informations pour créer une image du gaz incandescent entourant la gueule noire d'encre en son centre, avec une flexion gravitationnelle provoquant une ombre.

L'image a fait les gros titres en 2019, mais maintenant l'EHT livre à nouveau avec plus d'instruments et plus de détails. "Nous savions que la première image directe d'un trou noir serait révolutionnaire", Kazuhiro Hada de l'Observatoire astronomique national du Japon, co-auteur d'une nouvelle étude publiée dans The Astrophysical Journal Letters pour décrire les nouvelles données , expliqué. « Mais pour tirer le meilleur parti de cette image remarquable, nous devons tout savoir sur le comportement du trou noir à ce moment-là en l'observant sur l'ensemble du spectre électromagnétique.

Cette fois, 19 observatoires – dont cinq exploités par la NASA – ont été exploités afin de faire un tour sans précédent de M87 dans différentes longueurs d'onde de lumière. Il repose sur le fait que l'attraction gravitationnelle du trou noir peut créer des jets de particules se déplaçant presque à la vitesse de la lumière, sur tout le spectre électromagnétique. Ces jets traversent l'univers, couvrant les ondes radio de la lumière visible aux rayons gamma, avec différents ensembles collectés par les 19 instruments différents.

La vidéo commence par l'image EHT d'origine, puis se déroule en spirale à travers les réseaux de radiotélescopes, à travers la lumière visible puis ultraviolette, puis les rayons X. Enfin, il existe des données provenant de télescopes à rayons gamma au sol, ainsi que de Fermi de la NASA dans l'espace.

Il a fallu 760 scientifiques et ingénieurs, répartis dans 200 institutions, et au cours des mois de mars et avril 2017, pour reconstituer le vaste ensemble de données. Ce n'est pas seulement pour le divertissement, non plus, avec le potentiel de débloquer de nouvelles percées scientifiques.

"Par exemple, explique la NASA, les scientifiques prévoient d'utiliser ces données pour améliorer les tests de la théorie de la relativité générale d'Einstein. Actuellement, les principaux obstacles à ces tests sont les incertitudes sur le matériau tournant autour du trou noir et projeté par jets, en particulier les propriétés qui déterminent la lumière émise.

Pendant ce temps, cela pourrait également nous aider à comprendre les rayons cosmiques, comment ils se forment et l'impact potentiel qu'ils ont sur le reste de l'univers. "Ces jets parviennent à transporter l'énergie libérée par le trou noir à des échelles plus grandes que la galaxie hôte, comme un énorme cordon d'alimentation", explique Sera Markoff, de l'Université d'Amsterdam et co-auteur de l'étude. “Nos résultats nous aideront à calculer la quantité d'énergie transportée et l'effet des jets du trou noir sur son environnement.”


L'histoire de M87 : La galaxie derrière l'image du trou noir

Le télescope Event Horizon a récemment publié une image historique de la silhouette du trou noir de M87, mais que faut-il savoir d'autre sur la galaxie hôte ?

Le télescope spatial Spitzer de la NASA a récemment imagé la galaxie elliptique Messier 87 (M87), la galaxie d'origine du trou noir supermassif récemment imagé par le télescope Event Horizon (EHT). Crédit d'image : Collaboration NASA/JPL-Caltech/IPAC/Event Horizon Telescope

Le 10 avril 2019, le télescope Event Horizon (EHT) a dévoilé la toute première image de l'horizon des événements d'un trou noir, la zone au-delà de laquelle la lumière ne peut échapper à l'immense gravité du trou noir. Ce trou noir géant, d'une masse de 6,5 milliards de Soleils, est situé dans la galaxie elliptique Messier 87 (M87). EHT est une collaboration internationale dont le soutien aux États-Unis inclut la National Science Foundation.

Cette image du télescope spatial Spitzer de la NASA montre toute la galaxie M87 en lumière infrarouge. L'image EHT, en revanche, reposait sur la lumière dans les longueurs d'onde radio et montrait l'ombre du trou noir sur fond de matériau à haute énergie qui l'entourait.

Située à environ 55 millions d'années-lumière de la Terre, M87 fait l'objet d'études astronomiques depuis plus de 100 ans et a été photographiée par de nombreux observatoires de la NASA, dont le télescope spatial Hubble, l'observatoire à rayons X Chandra et NuSTAR. En 1918, l'astronome Heber Curtis a remarqué pour la première fois un curieux rayon droit s'étendant du centre de la galaxie. Ce jet lumineux de matière à haute énergie, produit par un disque de matière tournant rapidement autour du trou noir, est visible dans de multiples longueurs d'onde de lumière, des ondes radio aux rayons X. Lorsque les particules du jet frappent le milieu interstellaire (le matériau clairsemé remplissant l'espace entre les étoiles dans M87), elles créent une onde de choc qui rayonne dans les longueurs d'onde infrarouges et radio de la lumière mais pas de la lumière visible. Dans l'image de Spitzer, l'onde de choc est plus importante que le jet lui-même.

Le jet le plus brillant, situé à droite du centre de la galaxie, se dirige presque directement vers la Terre. Sa luminosité est amplifiée en raison de sa vitesse élevée dans notre direction, mais encore plus en raison de ce que les scientifiques appellent des «effets relativistes», qui surviennent parce que la matière dans le jet se déplace près de la vitesse de la lumière. La trajectoire du jet n'est que légèrement décalée par rapport à notre ligne de mire par rapport à la galaxie, nous pouvons donc encore voir une partie de la longueur du jet. L'onde de choc commence autour du point où le jet semble se courber, mettant en évidence les régions où les particules en mouvement rapide entrent en collision avec le gaz dans la galaxie et ralentissent.

Vue d'artiste du télescope spatial Spitzer de la NASA. Crédit d'image: NASA

Le second jet, en revanche, s'éloigne si rapidement de nous que les effets relativistes le rendent invisible à toutes les longueurs d'onde. Mais l'onde de choc qu'elle crée dans le milieu interstellaire est toujours visible ici.

Située sur le côté gauche du centre de la galaxie, l'onde de choc ressemble à une lettre inversée “C.” Bien qu'elle ne soit pas visible dans les images optiques, le lobe peut également être vu dans les ondes radio, comme dans cette image du National Très grand réseau de l'observatoire de radioastronomie.

En combinant des observations dans l'infrarouge, les ondes radio, la lumière visible, les rayons X et les rayons gamma extrêmement énergétiques, les scientifiques peuvent étudier la physique de ces puissants jets. Les scientifiques s'efforcent toujours d'avoir une solide compréhension théorique de la façon dont le gaz aspiré dans les trous noirs crée des jets sortants.

La lumière infrarouge aux longueurs d'onde de 3,6 et 4,5 microns est rendue en bleu et vert, montrant la distribution des étoiles, tandis que les caractéristiques de la poussière qui brillent à 8,0 microns sont affichées en rouge. L'image a été prise lors de la mission initiale de Spitzer à froid.

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Vous avez vu la 1ère photo d'un trou noir ? Maintenant voir sa galaxie d'origine

La première photo directe du trou noir provient d'une galaxie connue sous le nom de Messier 87. Voici l'image de la galaxie du télescope spatial Spitzer, un télescope infrarouge lancé en 2003 et toujours opérationnel en 2019. Vous ne pouvez pas voir le trou lui-même sur cette image, mais vous pouvez voir 2 jets massifs de matière (et leurs répliques), éjectés du disque de matière tournant autour du trou. Image via NASA/JPL-Caltech/IPAC.

Plus tôt ce mois-ci, les scientifiques ont dévoilé le toute première photo taken of a black hole . It was a phenomenal achievement, and that image of the hot, glowing donut-shaped ring of gas and dust – surrounding the black hole itself, which can’t be seen – will go down in history as one of the most epic photos in space science. You can thank the Event Horizon Telescope for this first black hole image this international group worked for years to accomplish it. Now … want some context for the black hole image? The first several images on this page let us step back a bit, to see how the giant black hole – 6.5 billion times more massive than our sun – appears in relation to its host galaxy, Messier 87 (aka M87). It’s a great view!

NASA released the image above – from its orbiting Spitzer Space Telescope – on April 25, 2019. It shows the black hole’s galaxy in the infrared. Although neither the black hole nor its event horizon can be seen here, you pouvez see two massive jets of material being ejected from the event horizon out into space at nearly the speed of light, just one indication of the power of the central black hole. You thought black holes suck in material with gravity so strong that even light can’t escape? That’s true. But other material can become trapped in the disk around a black hole’s event horizon, and later be ejected again back out into deep space.

M87 is very far away – 55 million light-years away from Earth – and has been studied for over 100 years, including by observatories such as the Hubble Space Telescope, the Chandra X-ray Observatory and NuSTAR. The jets were first seen back in 1918, although their connection to a giant black hole was completely unknown at the time. The jets were first noticed by astronomer Heber Curtis as “a curious straight ray” extending from the center of the galaxy. What was this odd feature?

Another version of the first image, also showing the location of the black hole between the two jets. Image via NASA/JPL-Caltech/IPAC/Event Horizon Telescope. Larger versions of these images, including wallpaper, are available via JPL.

Now, we know that the jets are composed of high-energy material that shoots out of a disk of material that spins rapidly around the black hole. The ejected material moves at incredible speed – almost the speed of light – and can be seen in visible light, infrared light, radio waves and X-rays.

One of the jets is quite prominent, but when the material in it hits the much sparser material in the interstellar medium (the space between the stars of the galaxy), it creates a huge shockwave that is even more visible. The shockwave can only be seen in infrared light and radio waves. This jet is moving almost directly toward Earth, which increases its apparent brightness. We can still see some of the length of the jet, however, since it is slightly offset from our line of sight. At one point, it looks like the jet curves downward a bit according to scientists, this is where particles in the jet hit gas particles in the interstellar medium and slow down a little.

The image that captured people’s imaginations earlier this month – the first real photo of a giant black hole, in the center of galaxy M87. The dark region in the middle isn’t actually the black hole itself, but rather the ombre of the black hole on the bright ring of material. The black hole itself is smaller than the shadow and can’t be seen directly. The bright ring forms as light is bent around the black hole by the intense gravity. Image via Event Horizon Telescope.

The other jet is much fainter, since it is moving away from Earth, and just as fast as the other jet. This makes it virtually invisible in all wavelengths. But as with the first jet, the shockwave – which looks like an inverted letter C – is still clearly visible.

Understanding black holes has been a great challenge for astronomers and physicists over the past few decades, but they’ve been making great strides towards that goal. Once considered to be “exotic,” and still among the strangest objects ever discovered, supermassive black holes are now known to be located in the centers of many (if not most) galaxies, including our own, and an untold number of smaller black holes dot the universe. Studying black holes in the context of their galaxies – and having the ability to image them directly – are major steps towards understanding one of these incredible and bizarre phenomena.

Here’s a classic photo of the galaxy M87, from the Hubble Space Telescope. This image is a composite of visible and infrared observations, and shows the galaxy’s prominent blue plasma jet, streaming from the central black hole at nearly the speed of light. Image via NASA. Close-up on M87’s jet. It stretches 1,500 parsecs (5,000 light-years) from the galaxy’s core. In this Hubble image, the blue jet contrasts with the yellow glow from the combined light of billions of unresolved stars and the point-like clusters of stars that make up this galaxy. Image via Wikimedia Commons. Star chart showing M87 on the sky’s dome, via Stellarium/NASA. This chart represents the view from mid-northern latitudes around 10 p.m. en mai. Want to get oriented? Find the stars Arcturus and Spica.

Bottom line: Astronomers have released some new images (first two images on this page) of the galaxy M87, home galaxy to the giant black hole whose image you saw a few weeks ago. The images show you the black hole in the context of its galaxy.


Visible plasma jet in M87?

A few weeks ago(April 9th), there was a One-Click Observation of Messier 87 with the CHI-1 telescope (Planewave CDK24).

Messier 87 (M87) is a supergiant elliptical galaxy with several trillion stars in the constellation Virgo. It is one of the most massive galaxies in the local universe, with a large population of globular clusters and an active supermassive black hole at its core whose mass is billions of times that of the Earth's Sun.

The black hole was (for the first time) imaged using data collected by the Event Horizon Telescope (EHT), with a final processed image released on 10 April 2019. In March 2021, the EHT Collaboration presented, for the first time, a polarized-based image of the black hole which may help better reveal the forces giving rise to quasars. Voir également:

A jet of of energetic plasma is emitted by the black hole and extends at least 1,500 parsecs (4,900 light-years), traveling at a relativistic speed.

The dataset consisted of 2 x 600s subs with each filter (LRGB). Image processed with AstroPixelProcessor and Photoshop CC (and some plug-ins).

In one of the subframes acquired with luminance filter, a glimpse of this jet could be recognized: see the more detailed images of the core of M87 (in the smaller frames)

Are there other observations of M87, with a more pronounced jet, available?

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