Einstein avait raison...
et nous devons maintenant découvrir leurs origines
Le 10 avril 2019 est une date qui fait désormais partie de l’Histoire. Pour la toute première fois, l’humanité a pu observer un trou noir. Découvrez pourquoi cet événement est une avancée majeure dans le domaine des sciences.
À près de 53 millions d’années-lumière de la Terre, se trouve le trou noir de M87*, il est situé au centre de la galaxie M87. ce trou noir est officiellement le premier observé par l’Homme grâce au travail acharné de plus de 200 scientifiques. Il leur a fallu plus de deux ans pour arriver à ce résultat.
L’histoire de ce cliché commence en effet en 2017. À cette époque, 8 radiotélescopes sont placés à travers le monde afin de n’en former qu’un seul. Ensemble, ils forment le Telescope Event Horizon ou EHT, un réseau collectant des données et dont l’objectif principal est de capturer l’horizon des évènements d’un trou noir.
Sachez que le trou noir supermassif M87* est absolument colossal, sa masse est ainsi 6,5 milliards de fois supérieure à celle de notre soleil. C’est bien plus que Sagittarius A*, le trou noir qui se trouve au centre de La Voie Lactée. Sachez que la lumière que vous voyez sur l’image a été émise il y a environ 53 millions d’années, le temps qu’elle a pris à arriver jusqu’à notre planète.
Le cliché est également devenu le symbole d’une des théories scientifiques les plus importantes de notre histoire. Albert Einstein avait en effet prédit l’existence des trous noirs, et avait également émis l’hypothèse qu’on pouvait observer leur contour ainsi que son horizon d’événements dans certaines circonstances.
Il manquait toutefois à Albert Einstein des preuves qui sont arrivées plus de 100 ans plus tard. La première de ces preuves a vu le jour en 2015 sous la forme d’une onde observée par les interféromètres Ligo et Virgo. Mais le cliché du 10 avril reste la plus belle illustration de son hypothèse, prouvant que le scientifique avait raison.
La première image du trou noir M87* se compose d’un anneau aux teintes jaunes orangées gravitant autour d’un noyau sombre. Ce cercle noir est en réalité l’ombre du trou noir, tandis que l’anneau coloré est son disque d’accrétion composé de matière et de gaz. Cet anneau peut être observé jusqu’à ce qu’il soit avalé par le trou noir, puisque une fois que la lumière y pénètre, elle ne peut plus en ressortir.
Mais les couleurs de cet anneau ne sont pas ses teintes réelles. Afin de représenter au mieux la luminosité des émissions, les chercheurs ont sélectionné une palette de couleurs chaudes. D’un point de vue optique, l’anneau en question devrait apparaître blanc, bleu ou rouge selon les spécialistes.
Si l’image manque de netteté pour certains, elle marque bien le début d’une révolution dans l’observation mais aussi l’étude des trous noirs. Les experts souhaitent maintenant observer plus en détails ces monstres cosmiques, notamment la façon dont ils interagissent avec ce qui les entoure.
Nous saluons le travail de cette équipe de chercheurs ainsi que la prouesse qu’ils ont pu accomplir grâce aux nouvelles technologies. Nous devons désormais patienter pour voir une deuxième image, celle de Sagittarius A*.
Pour apprécier l'image du trou noir M87*, il faut se rendre compte de son immensité
Le diamètre a été estimé à 60-120 unités astronomiques (soit entre 9 et 18 milliards de kilomètres)
Au niveau de la qualité de l’image (qui en a déçu certains), il faut d’abord savoir que le monstre cosmique photographié se situe à environ 55 millions d’années-lumière, au plus profond d’une galaxie dont le diamètre est de 120 années-lumière, la galaxie M87. En comparaison, notre propre galaxie, la Voie lactée, possède un diamètre de plus de 100’000 années-lumière.
Abordons maintenant le sujet du trou noir dont il est question, en commençant par son impressionnante masse. Ne tournons pas autour du pot (ou plutôt du trou noir) et mettons les choses au clair : cet impressionnant objet cosmique fait 6.5 milliards de fois la masse du Soleil ! Oui, 6.5 MILLIARDS de masses solaires, vous avez bien lu…
Maintenant, pour mettre cela en perspective, dites vous que toute cette masse n’est concentrée qu’en une minuscule singularité gravitationnelle dans l’univers, entourée d’un horizon des événements dont le diamètre a été estimé à 60-120 unités astronomiques (soit entre 9 et 18 milliards de kilomètres).
Image de la Galaxie M87, prise par Hubble. C’est en son centre que se situe le trou noir M87*. Crédits : NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Ce mystérieux petit point de l’espace, la singularité, possède donc une masse si importante qu’elle déforme le tissu de l’espace-temps à un tel point que même la lumière ne peut s’y échapper une fois l’horizon des événements franchi.
Pour qu’un photon puisse échapper à une telle attraction gravitationnelle, la distance initiale limite du centre du trou noir devrait être d’au moins 10 milliards de kilomètres. Cela correspond à environ 70 fois la distance Terre-Soleil ! C’est la fameuse limite de non-retour définie par l’horizon des événements.
En dehors de cette frontière sans espoir, la matière tourbillonne de plus en plus près du trou noir à des vitesses proches de celles de la lumière, produisant des radiations et faisant s’échauffer les gaz et poussières formant le disque d’accrétion (le disque lumineux que l’on voit sur l’image).
Maintenant, bien que ces chiffres puissent déjà vous surprendre et vous permettre de situer la taille du monstre cosmique, il n’y a jamais mieux qu’une image ou un schéma pour résumer. Que diriez-vous donc d’un diagramme à l’échelle ? Eh bien, c’est ce que propose le physicien Randall Munroe sur son fameux site XKCD . Le voici :
Crédits : Randall Munroe/ XKCD/ Trust My Science
De quoi rester bouche bée devant une “simple” image…
La science doit beaucoup à Katie Bouman
Katie Bouman
Devant son laptop ouvert, une jeune femme adresse un sourire ému au photographe. Les mains croisées devant la bouche, elle semble mesurer la portée de l'exploit qu'elle vient de réaliser. «Je suis en train d'observer, incrédule, la reconstitution en direct de la toute première image d'un trou noir», explique la jeune femme en légende de ce cliché posté sur Facebook. Elle, c'est Katie Bouman, ingénieure et chercheuse américaine de 29 ans.
Et si sa photo est devenue virale sur les réseaux sociaux, c'est pour sa dimension historique: sans le travail de cette talentueuse Américaine, la toute première image d'un trou noir n'aurait peut-être pas pu exister. Certes, cette réussite est l'aboutissement d'un travail acharné combinant astrophysique, mathématiques, ingénierie et informatique. Mais Katie a joué un rôle prépondérant dans cette folle épopée: elle a mené les recherches autour de l'algorithme qui a permis de concevoir la «photo» du M87, trou noir supermassif situé au centre d'une galaxie proche de la nôtre.
Créé en 2016, cet algorithme a permis de fusionner des milliers d'images prises par les huit radiotélescopes répartis sur toute la planète. Mises ensembles, toutes ces données – une masse gigantesque stockée sur des dizaines de disques durs – ont permis de constituer une image unique du trou noir. La plupart de ces informations ne permettant pas de créer une «photo» lisible, l'algorithme de Katie Bouman a servi à faire le tri de toutes ces données.
L'émotion de la jeune scientifique, après plusieurs années de suspense, a touché les internautes. «Nous avons tous regardé les images apparaître sur nos ordinateurs. L'anneau est apparu tout simplement. C’était incroyable», raconte l'Américaine au «Time». Quand elle a rejoint le Massachusetts Institute of Technology (MIT), l'une des meilleures universités du monde spécialisée dans les sciences et technologies, Katie ne connaissait rien aux trous noirs.
Mais sa passion «pour voir ou mesurer des choses qui sont invisibles» lui a permis d'accomplir de grandes choses, dans un monde très masculin. «Même si nous avons travaillé sur ce projet pendant des années, je ne pense pas qu'un seul d'entre nous s'attendait à obtenir cet anneau aussi facilement. On s'attendait à une forme floue», confie la scientifique.
Egger Ph.
