Article Dans Une Revue Astron.Astrophys. Année : 2025

Origin of the ring ellipticity in the black hole images of M87

Rohan Dahale , Ilje Cho , Kotaro Moriyama , Kaj Wiik , Paul Tiede , José L Gómez , Chi-Kwan Chan , Roman Gold , Vadim Y Bernshteyn , Marianna Foschi , Britton Jeter , Hung-Yi Pu , Boris Georgiev , Abhishek V Joshi , Alejandro Cruz-Osorio , Iniyan Natarajan , Avery E Broderick , León D.S Salas , Koushik Chatterjee , Kazunori Akiyama , Ezequiel Albentosa-Ruíz , Antxon Alberdi , Walter Alef , Juan Carlos Algaba , Richard Anantua , Keiichi Asada , Rebecca Azulay , Uwe Bach , Anne-Kathrin Baczko , David Ball , Mislav Baloković , Bidisha Bandyopadhyay , John Barrett , Michi Bauböck , Bradford A Benson , Dan Bintley , Lindy Blackburn , Raymond Blundell , Katherine L Bouman , Geoffrey C Bower , Michael Bremer (1) , Roger Brissenden , Silke Britzen , Dominique Broguiere (1) , Thomas Bronzwaer , Sandra Bustamante , Douglas Ferreira Carlos , John E Carlstrom , Andrew Chael , Dominic O Chang , Shami Chatterjee , Ming-Tang Chen , Yongjun Chen , Xiaopeng Cheng , Pierre Christian , Nicholas S Conroy , John E Conway , Thomas M Crawford , Geoffrey B Crew , Yuzhu Cui , Brandon Curd , Jordy Davelaar , Mariafelicia de Laurentis , Roger Deane , Jessica Dempsey , Gregory Desvignes (2) , Jason Dexter , Vedant Dhruv , Indu K Dihingia , Sheperd S Doeleman , Sergio A Dzib , Ralph P Eatough , Razieh Emami , Heino Falcke , Joseph Farah , Vincent L Fish , Edward Fomalont , H. Alyson Ford , Raquel Fraga-Encinas , William T Freeman , Per Friberg , Christian M Fromm , Antonio Fuentes , Peter Galison , Charles F Gammie , Roberto García (1) , Olivier Gentaz (1) , Gertie Geertsema , Ciriaco Goddi , Arturo I Gómez-Ruiz , Minfeng Gu , Mark Gurwell , Kazuhiro Hada , Daryl Haggard , Ronald Hesper , Dirk Heumann , Luis C Ho , Paul Ho , Mareki Honma , Chih-Wei L Huang , Lei Huang , David H Hughes , Shiro Ikeda , C.M. Violette Impellizzeri , Makoto Inoue , Sara Issaoun , David J James , Buell T Jannuzi , Michael Janssen , Wu Jiang , Alejandra Jiménez-Rosales , Michael D Johnson , Svetlana Jorstad , Adam C Jones , Taehyun Jung , Ramesh Karuppusamy , Tomohisa Kawashima , Garrett K Keating , Mark Kettenis , Dong-Jin Kim , Jae-Young Kim , Jongsoo Kim , Junhan Kim , Motoki Kino , Jun Yi Koay , Prashant Kocherlakota , Yutaro Kofuji , Patrick M Koch , Shoko Koyama , Carsten Kramer (1) , Joana A Kramer , Michael Kramer , Thomas P Krichbaum , Cheng-Yu Kuo , Noemi La Bella , Sang-Sung Lee , Aviad Levis , Zhiyuan Li , Rocco Lico , Greg Lindahl , Michael Lindqvist , Mikhail Lisakov , Jun Liu , Kuo Liu , Elisabetta Liuzzo , Wen-Ping Lo , Andrei P Lobanov , Laurent Loinard , Colin J Lonsdale , Amy E Lowitz , Ru-Sen Lu , Nicholas R Macdonald , Jirong Mao , Nicola Marchili , Sera Markoff , Daniel P Marrone , Alan P Marscher , Iván Martí-Vidal , Satoki Matsushita , Lynn D Matthews , Lia Medeiros , Karl M Menten , Izumi Mizuno , Yosuke Mizuno , Joshua Montgomery , James M Moran , Monika Moscibrodzka , Wanga Mulaudzi , Cornelia Müller , Hendrik Müller , Alejandro Mus , Gibwa Musoke , Ioannis Myserlis (3) , Hiroshi Nagai , Neil M Nagar , Dhanya G Nair , Masanori Nakamura , Gopal Narayanan , Antonios Nathanail , Santiago Navarro Fuentes (3) , Joey Neilsen , Chunchong Ni , Michael A Nowak , Junghwan Oh , Hiroki Okino , Héctor Raúl Olivares Sánchez , Tomoaki Oyama , Feryal Özel , Daniel C.M Palumbo , Georgios Filippos Paraschos , Jongho Park , Harriet Parsons , Nimesh Patel , Ue-Li Pen , Dominic W Pesce , Vincent Piétu (1) , Aleksandar Popstefanija , Oliver Porth , Ben Prather , Giacomo Principe , Dimitrios Psaltis , Venkatessh Ramakrishnan , Ramprasad Rao , Mark G Rawlings , Luciano Rezzolla , Angelo Ricarte , Bart Ripperda , Jan Röder , Freek Roelofs , Cristina Romero-Cañizales , Eduardo Ros , Arash Roshanineshat , Helge Rottmann , Alan L Roy , Ignacio Ruiz (3) , Chet Ruszczyk , Kazi L.J Rygl , Salvador Sánchez (3) , David Sánchez-Argüelles , Miguel Sánchez-Portal (3) , Mahito Sasada , Kaushik Satapathy , Saurabh Saurabh , Tuomas Savolainen , F. Peter Schloerb , Jonathan Schonfeld , Karl-Friedrich Schuster (1) , Lijing Shao , Zhiqiang Shen , Sasikumar Silpa , Des Small , Bong Won Sohn , Jason Soohoo , Kamal Souccar , Joshua S Stanway , He Sun , Fumie Tazaki , Alexandra J Tetarenko , Remo P.J Tilanus , Michael Titus , Kenji Toma , Pablo Torne (3) , Teresa Toscano , Efthalia Traianou , Tyler Trent , Sascha Trippe , Matthew Turk , Ilse van Bemmel , Huib Jan van Langevelde , Daniel R van Rossum , Jesse Vos , Jan Wagner , Derek Ward-Thompson , John Wardle , Jasmin E Washington , Jonathan Weintroub , Robert Wharton , Maciek Wielgus , Gunther Witzel , Michael F Wondrak , George N Wong , Qingwen Wu , Nitika Yadlapalli , Paul Yamaguchi , Aristomenis Yfantis , Doosoo Yoon , André Young , Ziri Younsi , Wei Yu , Feng Yuan , Ye-Fei Yuan , Ai-Ling Zeng , J. Anton Zensus , Shuo Zhang , Guang-Yao Zhao , Shan-Shan Zhao
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Résumé

We investigate the origin of the elliptical ring structure observed in the images of the supermassive black hole M87*, aiming to disentangle contributions from gravitational, astrophysical, and imaging effects. Leveraging the enhanced capabilities of the Event Horizon Telescope (EHT)'s 2018 array, including improved (u,v)-coverage from the Greenland Telescope, we measured the ring's ellipticity using five independent imaging methods, obtaining a consistent average value of τ = 0.08−0.02+0.03 with a position angle of ξ = 50.1−7.6+6.2 degrees. To interpret this measurement, we compared it to general relativistic magnetohydrodynamic (GRMHD) simulations spanning a wide range of physical parameters including the thermal or nonthermal electron distribution function, spins, and ion-to-electron temperature ratios in both low- and high-density regions. We find no statistically significant correlation between spin and ellipticity in GRMHD images. Instead, we identify a correlation between ellipticity and the fraction of non-ring emission, particularly in nonthermal models and models with higher jet emission. These results indicate that the ellipticity measured from the M87* emission structure is consistent with that expected from simulations of turbulent accretion flows around black holes, where it is dominated by astrophysical effects rather than gravitational ones. Future high-resolution imaging, including space very long baseline interferometry and long-term monitoring, will be essential to isolate gravitational signatures from astrophysical effects.Key words: accretion, accretion disks / black hole physics / gravitation / galaxies: active** These authors have contributed equally to this work.*** NASA Hubble Fellowship Program, Einstein Fellow.† Deceased.

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Rohan Dahale, Ilje Cho, Kotaro Moriyama, Kaj Wiik, Paul Tiede, et al.. Origin of the ring ellipticity in the black hole images of M87. Astron.Astrophys., 2025, 699, pp.A279. ⟨10.1051/0004-6361/202555235⟩. ⟨hal-05204812⟩
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