Astronomie

Un premier cliché met en lumière un trou noir

Une équipe internationale d’astrophysiciens a dévoilé hier la première photo d’un trou noir. Elle confirme la justesse de la théorie de la relativité d’Albert Einstein. Ce projet titanesque a notamment nécessité le transport de données par avion parce que l’internet n’avait pas assez de capacité pour les traiter. Explications.

Une photo inédite

Un disque « violent » de gaz tournant autour de l’horizon du trou noir, inexorablement attiré vers le centre. Ce gaz accélère jusqu’à une vitesse tout près de celle de la lumière et atteint une température de 100 millions de degrés. De chaque côté du trou noir, des « jets astrophysiques » s’en éloignent, toujours à une vitesse à peine inférieure à celle de la lumière. Telle est la description de la première photo de trou noir faite par Sheperd S. Doeleman, astrophysicien à l’Université Harvard et chef du projet Event Horizon Telescope (EHT), hier matin durant une conférence de presse à Washington. Ce projet international regroupant 20 télescopes des quatre coins du monde a été lancé en 2006. En avril 2017, ils ont observé pendant 10 jours les environs du trou noir M87* (l’astérisque ajouté à la suite du nom d’une galaxie permet de désigner un trou noir), qui est situé à 53,5 millions d’années-lumière de la Terre, dans la constellation de la Vierge.

La relativité d’Einstein

La photo est exactement ce à quoi on s’attendait. « On a vu une image très belle, très conforme aux modèles théoriques. Il n’y a aucune différence avec la relativité d’Einstein », explique Daryl Haggard, astrophysicienne de l’Université McGill et coauteure de deux des six études publiées hier dans les Astrophysical Journal Letters. « Par exemple, on voit que la lumière des objets situés derrière le trou noir est déviée par la masse du trou noir. On l’avait déjà vu avec des étoiles, mais jamais avec des trous noirs de cette manière. Le diamètre du disque de photons autour de l’horizon du trou noir, la rotation du trou noir, tout est conforme à la relativité d’Einstein. »

Télescopes coordonnés

La quantité de données était si importante qu’elles ont dû être transportées par avion plutôt que par l’internet. « Avec autant de données, l’avion est plus rapide que l’internet », a expliqué Daniel Marrone, de l’Université de l’Arizona, à la conférence de presse d’hier à Washington. « C’est l’équivalent de 5000 ans de MP3 ou des égoportraits pris durant la vie de 40 000 personnes. » Une douzaine de télescopes ont participé directement à EHT, mais les observations du trou noir M87* ont été faites par sept télescopes. Entre 15 et 30 autres observatoires ont fourni des données au projet EHT en coordonnant leurs observations.

Voie lactée

Le projet EHT a aussi observé Sagittaire A*, le trou noir situé au centre de la Voie lactée. « Nous devrions avoir une photo de Sagittaire A* dans la prochaine année, peut-être même d’ici quelques mois », dit Daryl Haggard, de McGill, qui est une spécialiste de Sagittaire A*. L’astrophysicienne montréalaise est impliquée dans le projet EHT depuis 2016, en raison de cette spécialité et parce qu’elle joue un rôle dans des projets d’observatoires à multiples longueurs d’onde (multiwavelength), notamment le télescope spatial à rayons X Chandra.

Les jets d’énergie

La prochaine étape est de mieux comprendre comment les jets d’énergie se forment, selon Daryl Haggard. « Ces jets tirent leur origine du disque de plasma qui tourne autour de l’horizon du trou noir. Ce sont des phénomènes très complexes qu’il faut modéliser. Les données que nous donne EHT nous permettront de mieux comprendre ce qui se passe avec ces jets tellement frappants. »

L’ a b c des trous noirs

Un trou noir est une ancienne étoile qui a concentré toute sa matière en un point infiniment petit. Ces régions de l’espace sont tellement denses que même la lumière ne peut s’en échapper. La frontière d’un trou noir, d’où la lumière ne s’échappe pas, s’appelle « horizon » (event horizon, en anglais). Outre les trous noirs situés au cœur des galaxies, plus faciles à trouver puisque les astronomes savent où les chercher, seulement une vingtaine de trous noirs ont été découverts depuis 1971. Il en existe probablement des centaines de milliards.

En chiffres

6,5 milliards de fois la masse du Soleil 

Masse du trou noir situé au centre de la galaxie M87

4,5 millions de fois la masse du Soleil

Masse du trou noir situé au centre de notre galaxie, Sagittaire A*

26 000 années-lumière

Distance entre la Terre et le trou noir situé au centre de notre galaxie, Sagittaire A*

Sources : Université McGill, NSF

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