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En 2018, une éruption de rayons gamma de haute énergie provenant du trou noir supermassif situé dans la galaxie Messier 87 (M87) a été observée pour la première fois en près de dix ans, à l’issue d’un projet international auquel a participé une équipe de recherche de l’Université ÎÛÎÛ²ÝÝ®ÊÓƵ. Cette découverte importante a permis de mieux comprendre la physique des jets produits par les trous noirs, qui comptent parmi les plus importants mécanismes de distribution d’énergie de l’intérieur d’une galaxie jusqu’aux confins de l’Univers.

Daryl Haggard, professeure au Département de physique et l’une des coordonnatrices du Groupe de travail sur l’observation multilongueur d’onde de l’EHT, a joué un rôle clé dans l’analyse des données issues des observations de 2018. Cette analyse, effectuée sur plusieurs années, a permis aux chercheuses et aux chercheurs de réaliser qu’ils avaient observé une éruption de rayons gamma pour la première fois depuis 2010. Leurs résultats ont été publiés cette semaine dans la revue Astronomy & Astrophysics.

« Sur la première image obtenue grâce aux observations de 2018, nous avons constaté que l’émission autour de l’anneau n’était pas homogène. Elle présentait des asymétries, notamment des zones plus claires, a indiqué la P^re Haggard. Les observations subséquentes réalisées en 2018 et décrites dans cet article confirment cette constatation, et montrent que l’angle des asymétries a changé. »

Dirigée par Giacomo Principe, chercheur à l’Université de Trieste, l’étude a permis l’enregistrement de données sur l’ensemble du spectre électromagnétique – des rayons X aux ondes radioélectriques –, grâce à plus de 25 observatoires, dont le télescope à rayons gamma Fermi, de la NASA, l’observatoire de rayons X Chandra et trois réseaux de télescopes de pointe à imagerie atmosphérique Tcherenkov, y compris le système VERITAS, auquel l’Université ÎÛÎÛ²ÝÝ®ÊÓƵ participe activement.

L’éruption, qui a duré trois jours, provenait d’une zone compacte de l’horizon des événements du trou noir, mesurant moins de trois années-lumière de diamètre. Cette importante libération d’énergie et les observations subséquentes de l’anneau du trou noir ont révélé des liens étroits entre le trou noir et ses jets relativistes puissants de particules énergétiques.

« Les observations récentes réalisées à l’aide du réseau de télescopes plus sensibles de l’EHT, de même que celles qui seront effectuées au cours de prochaines années, fourniront un précieux éclairage ainsi que la possibilité extraordinaire d’étudier la physique du trou noir supermassif de la galaxie M87 », a affirmé Giacomo Principe.

Situé à 55 millions d’années-lumière, dans l’amas de galaxies de la Vierge, le trou noir de M87 a une masse équivalant à 6,5 milliards de fois celle du soleil. Ses jets relativistes peuvent nous servir de laboratoires naturels pour l’étude de l’accélération des particules jusqu’à une vitesse proche de celle de la lumière.

« Nous ignorons comment et à quel endroit les particules sont accélérées dans les jets d’un trou noir supermassif; c’est un mystère persistant, a indiqué Sera Markoff, professeure à l’Université d’Amsterdam et autre coordonnatrice du Groupe de travail sur l’observation multilongueur d’onde de l’EHT. Pour la première fois, nous pouvons combiner des images directes en provenance des régions proches de l’horizon des événements pendant l’éruption de rayons gamma causée par l’accélération de particules, et ainsi mettre à l’épreuve nos théories sur l’origine de ces éruptions. »

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L’article « », par le Groupe de travail sur l’observation multilongueur d’onde de l’EHT, 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, a été publié dans la revue Astronomy & Astrophysics.

Ses coauteurs et coautrices de l’Université ÎÛÎÛ²ÝÝ®ÊÓƵ sont la professeure Daryl Haggard, le professeur Ken Ragan, Stephan O’Brien, Ph. D., Hope Boyce, Ph. D., et les étudiant(e)s au doctorat Nicole Ford, Matthew Lundy et Samantha Wong.

Les contributions de l’équipe de recherche de l’Université ÎÛÎÛ²ÝÝ®ÊÓƵ ont été rendues possibles par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), le Programme des chaires de recherche du gouvernement du Canada, le Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies (FRQNT), particulièrement par l’entremise du Centre de recherche en astrophysique du Québec (CRAQ), l’Alliance de recherche numérique du Canada, qui comprend Compute Ontario () et Calcul Québec (), et l’Institut canadien de recherche en physique des astroparticules Arthur-B.-McDonald.