Photo de trou noir : distance, localisation dans l'espace... Tout comprendre

Photo de trou noir : distance, localisation dans l'espace... Tout comprendre TROU NOIR – Une photo historique pour les scientifiques et les amateurs d'espace. Les scientifiques d'EHT ont dévoilé la première véritable image d'un trou noir, l'occasion d'en apprendre plus sur eux.

Un halo rougeâtre sur fond noir. Ce n'est peut-être pas aussi impressionnant que dans les films de science-fiction, mais cette image est historique. Il s'agit de la première véritable photographie d'un trou noir. Fournie par le collectif Event Horizon Telescope, cette image montre le trou noir au centre de la galaxie M87, située à 63 millions d'années-lumière. Pour les astronomes, elle permet aussi d'y voir plus clair sur ces objets dont l'existence n'avait pas encore été prouvée. Si vous êtes vous-même amateur d'étoiles, vous ne pourrez malheureusement pas observer le trou noir M87* depuis votre jardin. Mais si vous disposez d'une longue de 100mm de diamètre et que vous êtes suffisamment loin de la pollution lumineuse, vous pourrez voir la galaxie qui l'abrite. La galaxie Messier 87 est visible depuis chez nous au cours du printemps, et ressemble à une tâche lumineuse entre la constellation de la Vierge et du Lion.

Mais qu'est ce que cette image nous apprend sur les trous noirs ? On sait par exemple que la masse de ce trou noir équivaut environ à 6,5 milliards de fois celle de notre soleil, un record même pour un trou noir. Autre information de taille : le trou noir lui-même mesure 38 milliard de kilomètres, soit 250 unités-astronomiques, la distance entre le Soleil et la Terre. Le disque de gaz qui l'entoure est environ 100 fois plus grand. Des chiffres vertigineux, devant une image difficile à décrypter pour les impies.

Que voit-on sur la première image de trou noir ?

Cette image ne nous montre à première vue pas grand chose. Pourtant, elle nous permet de nous rendre compte de plusieurs phénomènes. Pour reprendre les mots du CNRS, on peut voir "une structure d'anneau avec une région centrale circulaire et obscure". Cette zone centrale est le trou noir lui même, qui se détache du fond brillant. Une image qui correspond exactement à ce que prédit la théorie de la relativité générale d'Einstein. "La structure orange correspond à la matière surchauffée autour du trou noir" poursuit le site du CNRS.

Les réactions à cette image ont été unanimes, dans la presse spécialisée mais aussi les médias généralistes et sur Internet. "La porte de l'Univers" titrait par exemple le journal catalan Ara. "Vertigineux !" pour le Télégramme. Et même dans la presse, on se permet quelques détournements : "A quoi ressemble le Brexit de l'espace ?" demande Metro en une ce jeudi 11 avril. Les scientifiques ce sont aussi émus de l'avancée que représente cette image. "Nous avons réussi à transformer un outil mathématique en un objet physique que l'on peut tester, observer et mesurer" a expliqué l'un des intervenants lors de la conférence de presse où l'image a été dévoilée.

Une deuxième image a également été dévoilée. Celle-ci montre un plan beaucoup plus large du trou noir. Si le "trou" lui même apparait beaucoup moins clairement sur cette photo, on y voit en revanche une image beaucoup plus impressionnante du gaz et de la matière surchauffée au centre de la galaxie M87. Prise par le télescope Chandra, elle est également beaucoup plus vertigineuse : notre système solaire pourrait tenir dans le point noir au centre de l'encadré sur la photo. Les scientifiques espèrent que cette image, combinée avec la nouvelle photo d'Event Horizon Telescope, permettront d'en apprendre bien plus sur les trous noirs.

Qu'est-ce qu'un trou noir ?

La nature même du trou noir rend leur observation difficile. Pour résumer : les trous noirs sont des objets astronomiques qui existent dans la théorie de la relativité générale d'Einstein, et dans la théorie des trous noirs développés par des scientifiques successifs, Wheeler à Stephen Hawking. Ce sont des objets infiniment massifs dans l'univers. Leur masse est si importante qu'absolument rien ne peut échapper à leur attraction, pas même la lumière. D'où la difficulté à les capturer sur une photo. Si leur existence n'avait pas été confirmée à 100%, on soupçonnait déjà l'existence de trous noirs dans de nombreux endroits de l'univers, y compris au centre de notre galaxie.

La photo d'Event Horizon Telescope, un exploit

Albert Einstein soupçonnait déjà leur existence en 1915. Pourtant, jamais aucune photo de trou noir ne nous était parvenue. Les scientifiques, réalisateurs et amateurs de science-fiction devaient se contenter jusque-là de modèles et de simulation par ordinateur. Le collectif Event Horizon Telescope (EHT) a donc présenté le résultat d'une observation croisée réalisée en 2017. Huit télescopes à travers le monde avaient ciblé simultanément deux trous noirs dans le but de produire la première image du phénomène. Depuis deux ans, la communauté scientifique attendait le résultat.

Mais ce n'est pas uniquement les huit télescopes, combinés en un dispositif qui aurait permis de voir un objet de la taille d'une pomme sur la lune depuis la Terre, qu'il faut remercier. L'image du trou noir M87* a en effet été reconstituée grâce aux travaux de la jeune Katie Bouman. Alors qu'elle était encore "graduate student" au MIT, elle a supervisé le développement d'un algorithme de reconstruction d'images. Ce programme permet de mettre bout à bout des photos, afin d'obtenir une meilleure résolution et une image plus précise à partir de moyens techniques limités. C'est cet algorithme qui a permis de reconstituer l'image du trou noir à partir des clichés des huit télescopes mobilisés par le comite EHT.

Par définition, un trou noir ne renvoie aucune lumière. Pour contourner ce problème, les astronomes cherchent à observer les trous noirs par contraste. C'est-à-dire, en étudiant les contrastes et les déformations sur la matière qui l'entoure. Ou encore, en observant les "disques d'accrétion", la matière qui s'accumule aux abords des trous noirs sous forme de disque et qui devient extrêmement chaude et lumineuse. La photo d'un trou noir dévoilée par EHT est une avancée importante pour les scientifiques et pour confirmer le fonctionnement de ce phénomène. "Une photo, c'est la preuve définitive de l'existence des trous noirs", s'est par exemple enthousiasmé Jean-Pierre Luminet, astrophysicien au CNRS français, auteur de la première simulation numérique d'un trou noir en 1979. Sur franceinfo, il expliquait que "même dans la communauté scientifique, il y a encore pas mal de résistance".

Le trou noir d'Interstellar, proche de la réalité ?

Les trous noirs existaient déjà comme des expériences de pensée lors des premières théories de la gravité, et notamment dans les travaux de Mitchell et de Laplace. Les premières tentatives de représentations visuelles des trous noirs date d'une quarantaine d'année. C'est le français Jean-Pierre Luminet qui est à l'origine de la première simulation d'un trou noir, en 1978, alors que les logiciels ne permettaient pas encore d'afficher les résultats des simulations graphiques. Depuis, les progrès d'informatiques ont permis des simulations et des vues d'artistes plus impressionnantes, parfois en mouvement. En 2014, le film de science-fiction Interstellar, réalisé par Christopher Nolan, contient une simulation d'un gigantesque trou noir. Le prix Nobel de physique Kip Thorne avait été consulté par l'équipe du film concernant le fonctionnement et la représentation du trou noir.

L'image de trou noir immédiatement détournée

Évidemment, cette image s'éloigne un peu des représentations auxquelles nous a habitué la science-fiction. Entre la photo un peu floue et l'idée de vide absolu incarnée par les " trous noirs ", il n'en a pas fallu beaucoup aux internautes pour proposer leurs meilleures blagues. Entre blagues sur le contenu du trou noir (Cyril Hanouna, le programme d'Emmanuel Macron, les affiches "Frexit" de l'UPR...) et détournements visuels, l'image est devenue un meme. Petit échantillon de ce que Twitter a pu offrir ces derniers jours.

La véritable photo du trou noir M87* a été dévoilée quelques minutes après le début de six conférences de presse organisées simultanément. Event Horizon devrait essayer dans les prochaines années d'obtenir de nouvelles images, cette fois ci de Sagittarius A*, le trou noir au centre de notre galaxie.