Des scientifiques ont utilisé l'Intelligence Artificielle (IA) pour construire un modèle en trois dimensions d'une éruption énergétique autour du trou noir supermassif au centre de notre Voie Lactée, nommé Sagittarius A* (Sgr A*). Ce modèle tridimensionnel pourrait permettre une meilleure compréhension de l'environnement tumultueux entourant les trous noirs supermassifs en général.
Le trou noir supermassif au cœur de la Voie Lactée Sgr A* vu en lumière polarisée.
Crédit: Collaboration EHT
Le matériau tournant autour de Sgr A* forme une structure aplatie, appelée "disque d'accrétion", sujet à ces éruptions qui se manifestent sur une large gamme de longueurs d'onde lumineuses, des rayons X de haute énergie aux ondes lumineuses infrarouges et radio de faible énergie.
Les résultats des calculs indiquent qu'une éruption observée par l'Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) le 11 avril 2017 provenait de deux points lumineux de matière dense dans le disque d'accrétion de Sgr A*, tous deux orientés vers la Terre. Ces points lumineux orbitent autour du trou noir supermassif, qui possède une masse environ 4,2 millions de fois celle du Soleil, tout en étant séparés par environ la moitié de la distance entre la Terre et le Soleil, soit environ 75 millions de kilomètres.
Pour reconstituer ces éruptions en 3D à partir de données observationnelles, l'équipe, dirigée par le scientifique Aviad Levis du California Institute of Technology, a proposé une nouvelle technique d'imagerie appelée "tomographie polarimétrique orbitale". Cette méthode est similaire aux scans de tomographie assistée par ordinateur, ou CT scans, utilisés dans les hôpitaux du monde entier.
(1) Un modèle suit l'évolution d'un volume d'émission initial au fil du temps.
(2) Ray tracing: calcul de la trajectoire de la lumière en utilisant les lois de la gravité autour du trou noir pour créer des images.
(3) Les images sont combinées pour obtenir une seule mesure de lumière, comparée ensuite aux observations réelles.
(4) Représentation informatique du volume observé. Aviad Levis a expliqué que la région compacte autour du centre galactique est un lieu extrême où du gaz chaud et magnétisé orbite un trou noir supermassif à des vitesses relativistes. Cet environnement unique alimente des éruptions hautement énergétiques, qui laissent des signatures observationnelles aux longueurs d'onde X, infrarouge et radio.
En s'appuyant sur la physique dérivée de la théorie de la gravité d'Albert Einstein de 1915, la relativité générale, puis en appliquant ces concepts autour des trous noirs supermassifs à un réseau de neurones, ils ont pu créer une modèlisation IA de Sgr A*.
Cette approche, qui exploite la synergie entre la physique et l'IA, ouvre la porte à de nouvelles questions dont les réponses continueront de faire progresser notre compréhension des trous noirs et de l'Univers.