Les astronomes ont enfin vu le centre de la Voie lactée et dévoilé un trou noir géant, un vortex céleste à 26 000 années-lumière de la Terre qui aurait autrement dû rester caché.
Une équipe internationale de chercheurs a publié jeudi un instantané du trou noir supermassif surnommé Sagittarius A*., espionné par la puissance de huit paraboles radio interconnectées du monde entier, qui ensemble peuvent pénétrer les nuages de gaz dans l’espace. Bien que les trous noirs soient invisibles par définition – la lumière ne peut pas voyager assez vite pour échapper à leurs griffes – le Sagittaire A* s’est révélé comme une ombre noire entourée par la lueur brillante du gaz et des débris tourbillonnant autour de son périmètre.
La photo montrait une région de l’espace rappelant une éclipse solaire – un cercle sombre entouré d’une lueur de lumière rouge-orange brillante. L’image a été colorisée pour que les yeux humains la perçoivent.
Jusqu’à il y a trois ans, toute représentation d’un trou noir n’était qu’une interprétation artistique ou un modèle informatique de ce à quoi pourrait ressembler le phénomène de rotation et de déformation de l’espace-temps. Cet objet, vu sur la photo en haut de cette histoire, est la vraie affaire, chaque pixel représentant un exploit herculéen : des centaines de scientifiques de 80 institutions à travers le monde travaillant ensemble pour collecter, traiter et reconstituer des fragments de données.
La percée a également été publiée dans la revue scientifique Lettres du journal astrophysique. Des conférenciers du télescope Event Horizon, la collaboration internationale de 300 scientifiques qui ont travaillé sur l’exploit, ont tenu des conférences de presse simultanées dans au moins sept pays pour partager la nouvelle, y compris aux États-Unis au National Press Club dans la capitale du pays.
L’image du Sagittaire A*, prononcé « Sagittarius A-Star », est une réalisation monumentale, la deuxième fois que des scientifiques ont franchi la barrière de l’invisibilité pour entrevoir un trou noir. La première photo, révélée en avril 2019, montrait le trou noir au centre de la galaxie Messier 87, une cible plus facile à détecter en raison de sa taille, bien que beaucoup plus éloignée, à quelque 53 millions d’années-lumière. Les astronomes disent que le trou noir, étiqueté M87 *, est aussi grand que le système solaire de la Terre composé de huit planètes.
La deuxième photo est une forte approbation de la communauté scientifique, a déclaré Feryal Özel, professeur d’astronomie et de physique à l’Université de l’Arizona.
« Maintenant, nous savons que ce n’était pas une coïncidence – ce n’était pas un aspect du décor qui ressemblait à la bague à laquelle nous nous attendions », a-t-elle déclaré lors de l’événement à Washington, DC. « Maintenant, nous savons que ce que nous voyons dans les deux cas est le cœur du trou noir, le point de non-retour. Ces deux images se ressemblent parce qu’elles sont le résultat de forces gravitationnelles fondamentales.
Les astronomes voient le premier trou noir supermassif à mesure qu’il grandit
Ce graphique montre à quel point le trou noir supermassif de la galaxie M87 est plus grand que le Sagittaire A* (qui se trouve au centre de notre Voie lactée).
Crédit photo : National Science Foundation / Keyi « Onyx » Li
Sagittaire A*, ou Sgr A * pour faire court, est considérablement plus petit, à environ 27 millions de miles de diamètre, mais ce n’est pas une mince affaire. Les scientifiques estiment qu’il est 4 millions de fois plus massif que le Soleil. Pour rendre un nombre insaisissable encore plus impénétrable, imaginez ceci : la masse du Soleil est égale à 333 000 Terres.
Sa maison, la Voie lactée, une galaxie spirale, est assez plate, mais le centre descend vers le bas où se trouve le trou noir supermassif. Autour de lui, des étoiles s’élancent dans des directions différentes. Mais le trou, qui est souvent humanisé comme un monstre spatial dans la culture pop, est en fait assez « doux », disent les chercheurs, consommant relativement peu de son environnement.
Les trous noirs sont parmi les choses les plus insaisissables dans l’espace. On pense souvent que le type le plus courant, appelé trou noir stellaire, est le résultat de la mort d’une étoile géante dans une explosion de supernova. La matière de l’étoile s’effondre alors sur elle-même, se condensant en une zone relativement petite.
Mais la façon dont les trous noirs supermassifs, des millions à des milliards de fois plus massifs que le Soleil, se forment est encore plus mystérieuse que les trous noirs stellaires typiques. De nombreux astrophysiciens et cosmologistes pensent que ces géants se cachent au centre de pratiquement toutes les galaxies. Des observations récentes du télescope spatial Hubble ont soutenu la théorie selon laquelle les trous noirs supermassifs commencent dans les noyaux poussiéreux des galaxies en étoile où de nouvelles étoiles se forment rapidement, mais les scientifiques travaillent toujours sur le problème.
Les trous noirs n’ont pas de surface comme une planète ou une étoile. Au lieu de cela, ils ont une limite appelée « l’horizon des événements ». C’est un point de non-retour. Si quelque chose se rapproche trop, il tombera sans échapper à l’attraction gravitationnelle du trou.
Avant l’image révolutionnaire du 12 mai, l’équipe du télescope Event Horizon a publié la première photo d’un trou noir dans la galaxie Messier 87 en avril 2019.
Crédit : Chip Somodevilla/Getty Images
Si M87* Preuve que les trous noirs n’étaient pas de la science-fiction, Sgr A* est le témoignage de décennies de science observationnelle croissante. Avant la première photo d’un trou noir, les scientifiques ont déduit la présence d’un trou dans l’espace en découvrant ses effets sur les étoiles et le gaz à proximité. Albert Einstein, dont la théorie de la relativité générale a prédit les trous noirs il y a plus d’un siècle, et Stephen Hawking, un cosmologiste qui a consacré une grande partie de sa carrière à prouver mathématiquement leur existence, font partie des nombreuses personnalités qui ont ouvert la voie au dévoilement de jeudi.
Si M87* a prouvé que les trous noirs n’étaient pas de la science-fiction, Sgr A* est le témoignage de décennies de science observationnelle croissante.
Sgr A* est excitant pour les scientifiques parce qu’il est ordinaire, a déclaré Michael Johnson du Harvard Smithsonian Center for Astrophysics. Le trou noir supermassif central est représentatif de nombreux autres dans l’univers et permet aux experts d’en savoir plus sur ces mystérieux objets spatiaux.
Malgré leurs similitudes visuelles – un beignet enflammé par rapport à un autre beignet enflammé – les deux trous noirs ne pourraient pas être plus différents, ont déclaré les scientifiques. M87* accumule de la matière beaucoup plus rapidement, mais le trou noir central de la Voie lactée change d’apparence plus rapidement : il ne faut que quelques minutes au gaz pour l’orbiter complètement, tandis qu’une orbite autour de son ancêtre prend environ deux semaines.
De plus, le premier trou noir photographié émet un énorme faisceau de rayonnement qui s’étend jusqu’au bord de sa galaxie, contrairement à Sgr A*.
Pour collecter l’énorme quantité de données nécessaires au traitement de la nouvelle image, le télescope Event Horizon a utilisé une technique appelée interférométrie à très longue base, qui synchronise les observatoires du monde entier et utilise la rotation de la Terre pour créer une forme de télescope virtuel de la taille d’une planète. Pris ensemble, les instruments étaient capables de voir le ciel avec une vue équivalente à l’organisation requise pour lire un journal à New York depuis Paris.
Au moment de l’annonce du trou noir en 2019, le personnel du télescope Event Horizon a déclaré qu’il avait également tenté de créer une image de ce trou noir supermassif, mais que l’équipe n’avait pas été en mesure d’obtenir une image claire. En tant que l’un des trous noirs supermassifs les mieux étudiés de l’univers, cela a été une déception pour de nombreux astrophysiciens qui ont rêvé de regarder le nombril de notre galaxie.
« Pour moi personnellement, j’ai appris à le connaître il y a 20 ans et je l’aime depuis et j’ai essayé de le comprendre », a déclaré Özel jeudi.
Cette fois, les scientifiques ont ajouté le télescope du pôle Sud, qui n’était pas utilisé sur la photo M87*, au réseau de télescopes virtuels pour améliorer la résolution de leurs images. Les chercheurs ont collecté cinq pétaoctets de données, soit environ 2,5 billions de pages de texte imprimé, pour capturer ne serait-ce qu’un aperçu de ce trou noir, a déclaré Dom Pesce, membre de l’équipe du télescope.
Autrement dit, c’est la quantité équivalente de données dans environ 100 millions de vidéos TikTok, a déclaré Vincent Fish, chercheur au Haystack Observatory du MIT. C’est beaucoup trop pour diffuser sur Internet, les scientifiques ont donc dû expédier des centaines de disques durs à deux centres dans l’ouest du Massachusetts et à Bonn, en Allemagne, où des superordinateurs pouvaient traiter les données brutes.
Crédit photo : Daniel Michalik / Fondation nationale des sciences
Certes, la photo Sgr A* est floue. Johnson a comparé le flou à regarder à travers du verre dépoli. Les ondes radio, qui contiennent des détails d’image importants, sont dispersées, ce qui fait que le contour net du trou ressemble plus à un anneau de gelée. Pour résoudre ce problème, les télescopes doivent soit être plus éloignés les uns des autres, soit atteindre des fréquences plus élevées, a-t-il déclaré.
« Nous ne pensons pas que le trou noir soit en fait une image floue dans le ciel », a déclaré Johnson. « Nous sommes à notre point de rupture en ce moment. »
« Nous ne pensons pas que le trou noir soit en fait une image floue dans le ciel. »
Grâce au financement de la National Science Foundation et d’autres groupes, les scientifiques prévoient d’améliorer leur technologie pour affiner considérablement l’image.
Une autre étape suivante de la collaboration consiste à essayer de transformer ces images fixes en vidéo afin que les scientifiques puissent regarder le gaz tomber vers les horizons des événements des trous noirs. Ce projet pourrait être achevé après 2024, ont-ils déclaré.
Mais au cas où quelqu’un serait abasourdi par un autre beignet enflammé, Katie Bouman, professeure adjointe d’astronomie à Caltech, a rappelé la quantité de données contenues dans l’image.
« Cette image est en fait l’une des images les plus nettes que vous ayez jamais vues », a-t-elle déclaré.
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