Comment dessinez-vous quelque chose que vous ne pouvez pas voir ? Comment les artistes ont-ils relevé le défi de dessiner des trous noirs ?

 




Le mystère de ce à quoi ressemble un trou noir a déconcerté les scientifiques et les artistes depuis des décennies.

Un trou noir est, par définition, invisible: une région de l’espace avec une attraction gravitationnelle si élevée que la lumière ne peut pas se déplacer vers l’extérieur pour nous amener une image. Mais, en utilisant les lois de la physique et notre compréhension du cosmos, les scientifiques sont en mesure de recréer ce à quoi un trou noir devrait ressembler avec un degré de précision raisonnable.

Les images résultantes dépendent d’un certain nombre de facteurs, par exemple, si le trou noir est actif ou non, ou s’il tourne, mais elles partagent un certain nombre de caractéristiques. Là où bon nombre de ces images finissent par diverger, c’est leur précision scientifique.

Trou Noir

 

 

La Sphère invisible

Comment les Artistes imaginent un Trou Noir ou comment dessiner l'Invisible (1)

Roen Kelly

Cette image est une représentation assez précise de ce que les scientifiques pensent d’un trou noir : un disque d’accrétion composé de gaz chaud et de poussière. Les deux anneaux que nous voyons ne sont en réalité qu’un seul; la gravité plie la lumière de l’arrière du disque autour du trou noir en haut et en bas de sorte qu’elle apparaisse perpendiculaire à la réalité.

Parce que le disque tourne si rapidement de gauche à droite, l’effet Doppler entre également en jeu. La lumière sur le côté gauche apparaît plus brillante à mesure qu’elle se rapproche de nous et diminue à mesure qu’elle s’éloigne.

Le trou noir lui-même est bien entendu la sphère noire au milieu, définie par l’absence de lumière. La ligne lumineuse qui sépare la lumière de l’obscurité sur l’anneau intérieur délimite le bord intérieur de la sphère de photons, la région la plus interne où l’on peut encore voir des particules de lumière s’échapper de la traction du trou noir.

 

 

Le Faisceau de particules

Comment les Artistes imaginent un Trou Noir ou comment dessiner l'Invisible (2)

NASA/SOFIA/Lynette Cook/UPI

Une vision différente d’un trou noir, cette fois sans la flexion gravitationnelle de la lumière incluse. L’image résultante ne rend pas compte des effets relativistes, mais illustre les nuages ​​parfois gigantesques de matériaux qui peuvent entourer le minuscule point d’espace qu’est un trou noir.

Ce trou en arrière émet ce que les scientifiques appellent un « jet relativiste« , un puissant faisceau d’énergie que certains trous noirs très actifs émettront en aspirant la matière. On ne sait pas exactement comment ces jets sont produits, mais ils peuvent constituer l’un des phénomènes les plus puissants de l’univers, s’étendant parfois sur des milliers, voire des millions d’années-lumière au-delà du trou noir.

 

 

L’anneau d’étoiles

Comment les Artistes imaginent un Trou Noir ou comment dessiner l'Invisible (3)

NASA, ESA et D. Coe, J. Anderson et R. van der Marel (STScI)

Encore une autre conception d’un trou noir, cette fois sans aucun matériau autour et soutenue par un champ d’étoiles dense.

De tels objets existent, sous la forme de trous noirs silencieux qui n’aspirent rien actuellement. On ne sait pas exactement si un tel objet ressemblerait exactement à ceci, mais l’image capture la manière dont un trou noir courberait toute lumière stellaire qui vient de derrière dans un cercle.

L’anneau d’étoiles colorées résulte du passage de la lumière près du trou noir qui s’enroule autour de son puits de gravitation: plus le trou noir est proche, plus la lumière s’incline.

 

 

Le Donut de l’espace

Comment les Artistes imaginent un Trou Noir ou comment dessiner l'Invisible (4)

NASA / JPL-Caltech

Outre un disque d’accrétion, certains trous noirs sont également entourés de ce qui semble être un gros beignet. La structure s’appelle un tore et les scientifiques ont récemment réussi à en créer une avec le réseau de radiotélescopes ALMA au Chili.

Cette galaxie est connue sous le nom de NGC 1068 et se situe à environ 50 millions d’années-lumière. Cette image est une représentation artistique de ce à quoi peut ressembler le cœur même de la galaxie, un disque d’accrétion brillant entouré d’un tore de gaz beaucoup plus grand. La manière dont les structures se forment et se comportent est encore en grande partie inconnue, et constitue un sujet d’intérêt pour les chercheurs, car cela pourrait donner de nouvelles informations sur la façon dont des choses encore plus vastes, telles que les galaxies, naissent.

 

 

Le Mangeur de Gaz

Comment les Artistes imaginent un Trou Noir ou comment dessiner l'Invisible (5)

Roen Kelly

Regarder comment différents types de matière tombent et sont absorbés par un trou noir est un autre sujet de fascination pour les chercheurs. Le trou noir supermassif au centre de notre galaxie, Sagittarius A * (prononcé étoile) et vu ici, engloutira un grand nuage de gaz, G2, dans un proche avenir.

Avec le télescope Event Horizon (EHT), les scientifiques espèrent observer l’événement tel qu’il se produit, en répertoriant le processus d’anéantissement du début à la fin. Le gaz tombera-t-il immédiatement ou certains se détacheront-ils pour tourner autour du bord de la singularité? Quel sera l’impact de l’énorme absorption sur les jets du trou noir?

Ce sont des questions ouvertes en ce moment, mais l’ISE est sur le point de nous donner des réponses. Lorsque cela se produira, nous pourrons enfin être en mesure d’aller au-delà des rendus fantaisistes tels que celui-ci et de rester dans le domaine des données réelles.

 

 

Repas étoilé

Comment les Artistes imaginent un Trou Noir ou comment dessiner l'Invisible (6)

NASA / CXC / M. blanc

On trouve parfois des trous noirs accompagnés d’un compagnon, comme dans ce dessin d’un trou noir de masse stellaire alimenté par une étoile proche.

L’étoile malchanceuse se trouve assez près du trou noir pour commencer à perdre de la matière, mais pas assez pour tomber en entier. Le résultat est qu’un flux constant de matériau sera siphonné de l’étoile et introduit dans la singularité, créant un disque d’accrétion constant et alimentant une paire de jets pendant que le matériau en excès est projeté dans l’espace.

 

 

La Couverture d’Astronomy en Octobre 1978

Comment les Artistes imaginent un Trou Noir ou comment dessiner l'Invisible (7)

Anne Norcia

Voilà à quoi ressemble un trou noir à l’approche du zoom, comme illustré sur la couverture du magazine Astronomy en octobre 1978. Cette série d’images montre le système binaire à rayons X Cygnus X-1, qui contient une énorme étoile géante bleue et une trou environ 14,8 fois plus massif que notre soleil.

Nous commençons en haut à gauche, à environ 10 millions de kilomètres. Les flux de gaz sortant de l’étoile sont capturés par le trou noir et filés dans un disque d’accrétion. 200 000 km, les structures dans le disque d’accrétion commencent à émerger, tandis qu’à 1 000 km, les températures blanchissantes deviennent apparentes et le bord de la singularité lui-même apparaît.

Enfin, à seulement 15 km du trou noir, l’horizon des événements domine ce qui semble être un œil énorme et fixe. Le gaz de l’étoile défile les rayons X lorsqu’il tombe dans l’oubli.

 

 

L’Original

Comment les Artistes imaginent un Trou Noir ou comment dessiner l'Invisible (8)

Jean-Pierre Luminet

Une autre image de 1978, bien que celle-ci soit un peu plus fondée sur les données réelles. L’astrophysicien français Jean-Pierre Luminet a réalisé ce dessin d’un trou noir basé sur des calculs de relativité générale réalisés à l’aide d’un ancien ordinateur à cartes perforées IBM.

Luminet a pris les points de données résultants et les a marqués à la main sur du papier négatif photographique avec de l’encre noire, et en a pris un négatif pour obtenir l’image visible ci-dessous. Bien que c’était le premier rendu réaliste d’un trou noir, l’image a résisté au temps. Les artistes de l’espace d’aujourd’hui, comme l’équipe graphique d’Interstellar, ont créé des images similaires.

 

 

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