Derrière l’étonnante photo du trou noir de la Voie lactée

Elle était encore étudiante lorsqu’elle a lu pour la première fois sur le temps de déformation des trous noirs – et a décidé de trouver un moyen d’en faire le travail de sa vie. Non seulement le temps ralentit près d’un trou noir supermassif, mais théoriquement, le temps et l’espace changeraient en quelque sorte de place à l’intérieur de celui-ci. Les efforts pour comprendre les trous noirs pourraient conduire les scientifiques à une meilleure compréhension du reste de notre univers et de ses origines encore mystérieuses.

L’ambitieux projet d’imagerie des trous noirs s’appelle Event Horizon Telescope car il vise à regarder le plus près possible de la frontière au-delà de laquelle même la lumière ne peut échapper à l’attraction gravitationnelle du trou noir. Huit télescopes du monde entier travaillent ensemble pour créer chaque image. En 2019, la même équipe a révélé un beignet de matière tout aussi brillant tourbillonnant autour d’un trou noir supermassif beaucoup plus grand mais plus éloigné au centre d’une galaxie appelée M87.

Alors que les deux images ont nécessité des années de travail et une équipe de plus de 300 scientifiques, le trou noir de notre propre galaxie a présenté un plus grand défi. Alors que le trou noir lui-même a une masse équivalente à 4 millions de soleils, le beignet brillant sur l’image en chevauche un relativement petit. région de l’espace, plus petite que la taille de l’orbite de Mercure. Il se trouve également à 27 000 années-lumière et est enveloppé d’un épais voile de gaz et de poussière. Medeiros a déclaré que pour prendre leur photo, ils ont choisi une longueur d’onde spécifique dans le spectre radio qui pénètre dans cet épais mur de poussière – un peu comme les rayons X pénètrent dans le corps humain.

En tant que l’une des théoriciennes de l’équipe, elle a aidé à déterminer quelle longueur d’onde la mettrait le plus près de l’horizon des événements réel du trou noir, qui est nommé Sagittarius A* parce qu’il est situé dans la constellation du Sagittaire, bien qu’il soit beaucoup plus éloigné que le trou noir. d’autres étoiles, qui composent la forme.(1)

Une masse de 4 millions de soleils est écrasante, mais ce trou noir n’est pas un phénomène naturel. Cela semble typique des cœurs de toutes les galaxies sauf les plus petites. Et pourtant, personne ne sait exactement quand ni comment ils sont apparus.

Autrement dit, on ne sait pas si le Sagittaire A * est devenu si grand en consommant 4 millions d’étoiles, ou s’il est né d’une masse dans la matière primordiale de l’univers, après quoi les étoiles autour de lui ont commencé à briller. Ou peut-être que les trous noirs et les galaxies prennent forme ensemble. Notre trou noir est relativement calme, c’est pourquoi il était si difficile de prendre en photo quoi que ce soit à proximité. Feryal Ozel, membre de l’équipe de l’Université de l’Arizona, l’a appelé « notre gentil géant ».

D’autres trous noirs, très éloignés, sont engagés dans une activité bien plus violente et visible. L’action des étoiles rompues et attirées dans l’horizon des événements crée une lumière qui nous illumine depuis les confins du cosmos, nous donnant un aperçu d’une phase antérieure de l’évolution de l’univers.

Notre trou noir est actuellement dans une phase de repos, a déclaré Avi Loeb, professeur d’astrophysique à Harvard. C’est parce qu’il a consommé la plupart des matériaux de sa gamme. Mais il pourrait éclater en une nouvelle activité alors que notre galaxie fusionne avec notre voisine Andromède, secouant les choses et rapprochant suffisamment de nouvelles étoiles et de la matière pour être attirées. Cela n’arrivera pas avant des milliards d’années.

Les trous noirs, comme l’origine de l’univers, sont considérés comme des singularités car le temps et l’espace sont déformés à l’infini. Lorsque les cosmologistes parlent du Big Bang, ils extrapolent notre univers en expansion dans le temps jusqu’à ce que tout devienne infiniment dense et l’espace infiniment courbé. La masse de l’univers se condenserait en un point infiniment petit. Mais de nombreux physiciens y voient un signe que ce qui se passe réellement ne peut être décrit qu’avec des lois physiques qui n’ont pas encore été découvertes.

Le Big Bang et les trous noirs bousculent les lois de la physique – leur comportement ne peut être décrit par la théorie de la relativité d’Einstein, qui fonctionne à grande échelle, ou par la mécanique quantique, qui régit les choses à une micro-échelle.

Alors que la nature déteste le vide, le cosmologiste de l’Université de Princeton, James Peebles, affirme que les physiciens détestent les singularités. « Nous espérons que l’univers aura une aversion similaire », a déclaré Peebles, qui a reçu le prix Nobel de physique 2019. Si vous extrapolez dans le temps, vous commencez à calculer « une température arbitrairement élevée, une courbure d’espace arbitrairement élevée… c’est une mauvaise chose, selon nous ».

Mauvais signifie que nos lois physiques ne sont pas complètes. Mais bon, car cela laisse la porte ouverte à de nouvelles théories qui pourraient être plus perspicaces, plus complètes et même utiles pour nous ici sur Terre.

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(1) Vous vous posez peut-être des questions sur l’astérisque. Les astronomes avaient identifié une région connue sous le nom de Sagittaire A (sans astérisque) au centre de notre galaxie. Le Sagittaire A* (avec l’astérisque) est une sous-région plus petite où l’on pense que le trou noir s’est trouvé. Sa présence a été déduite d’autres observations telles que le tourbillon d’étoiles proches, bien qu’elle ne soit pas visible.

Cette colonne ne représente pas nécessairement l’opinion des éditeurs ou de Bloomberg LP et de ses propriétaires.

Faye Flam est une chroniqueuse de Bloomberg Opinion couvrant la science. Elle est la modératrice du podcast « Follow the Science ».

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