Tout ca a plus de 50 millions d’annees-lumiere d’une Terre ! Comment cette toute toute premiere image tout d’un trou noir a-t-elle ete prise ? Quels enseignements livre-t-elle ? Le decryptage de Benoit Rey.
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Voici la toute premiere pure photo d’un trou noir !
Reperes
Les trous noirs sont des reliques d’etoiles effondrees, devenant si denses que leur gravite empeche matiere et lumiere de s’en echapper. Ils prennent la forme d’une sphere delimitee par un horizon des evenements .
La voila donc enfin ! Apres d’interminables mois d’attente, la collaboration internationale Event Horizon Telescope (EHT) a revele au monde la toute premiere image d’un trou noir : un monstre cosmique 6,5 milliards de fois plus massif que une Soleil, aussi gros que notre Systeme solaire entier, qui trone au centre d’la galaxie M87, a 52 millions d’annees-lumiere d’une Terre. C’est le ombre qu’on voit se detacher via le disque orange de matiere brulante qu’il est en train d’engloutir. Pour la premiere fois, on distingue le monstre, on le mesure, on l’analyse directement : on le voit… si tant est que l’on puisse rencontre avec un agnostique vraiment voir un trou noir.
EN QUETE D’UNE RESOLUTION MAXIMALE
Voila vingt ans que Sheperd Doeleman et ses collegues de l’EHT ciblent ce trou noir M87*, justement Afin de ses dimensions titanesques. Car si depuis les annees 1960 les astronomes pensent que les trous noirs pullulent au sein d’ notre Galaxie, ils desesperaient de les voir un jour. La majorite d’entre eux, qui naissent d’une fond d’etoiles massives, seront Effectivement minuscules : de la taille de Paris intra-muros. Hors d’atteinte, donc, des telescopes actuels. Quant aux trous noirs supermassifs, tel M87* ou Sagittarius A* (celui de notre Galaxie), ils sont certes bien plus gros (un milliard de fois Paris intra-muros Afin de M87*) et bien plus lointains. Et ils se cachent au centre des galaxies, dans d’epais cocons de matiere opaque.
D’ou l’idee de des observer au sein des ondes radio, qui peuvent traverser la poussiere cosmique. Mais Di?s lors, la resolution reste faible. Alors que Afin de distinguer l’ombre des trous noirs depuis la Terre, la resolution utile reste enorme : equivalente a celle qui permettrait de lire un journal a Paris depuis New York ! Mes trous noirs promettaient donc de rester invisibles Afin de toujours… Sauf a developper votre projet titanesque : un reseau de plusieurs radiotelescopes repartis sur la surface du Globe, synchronises a la nanoseconde pres, qui pointeraient tous au meme moment par une cible, formant l’equivalent tout d’un radiotelescope de la taille une Terre.
C’est votre projet pharaonique d'”interferometrie a tres longue base” qui vient d’arriver a le terme. Apres avoir prouve sa faisabilite en 2006, les membres de l’EHT ont mis dix ans a selectionner les antennes compatibles a travers le monde, en particulier celles qui etaient equipees d’une horloge atomique pour la synchronisation des precisions. Cela a fallu ensuite convaincre ces observatoires de conceder une fenetre d’observation de 11 heures successifs. Et acheter la date. “La meilleure saison Afin de la radioastronomie est l’hiver, car l’humidite de l’air est a le taux le plus bas, explique Pablo Torne, de l’equipe de l’antenne espagnole. Seulement, l’hiver au sein d’ l’hemisphere Nord correspond a l’ete au Chili. Nous avons donc du faire tourner des simulations meteorologiques Afin de etablir statistiquement quel est le meilleur compromis. C’est en avril.”
Elle confirme l’existence des trous noirs
Que montre exactement une telle image ? “A vrai dire, c’est une question tres chaude dans la communaute, ce genre d’image relativiste est tres subtile a interpreter” , reconnait Frederic Vincent, de l’observatoire de Meudon. A priori, le cercle orange correspond a la sphere photonique, une fine coquille de lumiere constituee de photons, temporairement captures en orbite a Notre frontiere du trou noir. Ils en effectuent deux ou trois fois le tour puis s’echappent. Soit vers le trou noir, et ils se font avaler ; soit vers l’exterieur, auquel cas une rapide partie peut s’extraire d’une galaxie et parvenir jusqu’a nous sous la forme de cet anneau lumineux. Les photons sont en majorite issus du disque de matiere acceleree en spirale autour du trou noir jusqu’a 50 % en vitesse de la lumiere et chauffee jusqu’a 100 milliards de degres… cela la rend incandescente.
Quant a ce qu’on ne voit jamais, au milieu de l’image, c’est l’ombre du trou noir. “Nous ne detectons aucun rayonnement en provenance du centre de l’ombre, et cela confirme qu’il s’agit beaucoup d’un horizon des evenements”, pointe Dimitrios Psaltis. Ca exclut d’autres candidats comme les trous de ver, les gravastars ou les singularites nues, qui laisseraient une signature differente dans l’image. “l’integralite des alternatives ne semblent pas encore exclues, on pourrait etre face a un nouvelle genre d’objet exotique. Il faudra attendre des observations avec une meilleure resolution, precise Eric Gourgoulhon, a l’Observatoire de Paris. Mais l’explication la plus rationnelle, a laquelle tout le monde adhere, y compris moi, est celle tout d’un trou noir.”
L’image reste une carte en intensite des ondes radio emises par le disque de poussiere autour de M87* (d’un rouge au jaune).