La toute première photo d'un trou noir, un des objets les plus mystérieux de l'Univers, a été présentée au monde entier lors d'une conférence de presse tenue par les responsables du radiotélescope virtuel EHT (Event Horizon Telescope), qui est un réseau international d'observation.

Ce trou noir, dont le diamètre mesure 40 milliards de kilomètres, soit trois millions de fois celui de la Terre, a été qualifié de « monstre » par les scientifiques qui l'ont observé.

Les rumeurs célestes laissaient entrevoir la publication d’une première photographie de Sagittaire A*, le trou noir situé au centre de notre galaxie, mais c'est plutôt l'image du trou noir au centre de Messier 87 qui a été présentée aujourd'hui. Celui-ci est distant de quelque 55,3 millions d’années-lumière de la Terre et est doté d’une masse équivalant à 6,5 milliards de masses solaires. Par comparaison, Sagittaire A* se trouve à « seulement » 36 000 années-lumière de notre planète.

Nous avons observé ce que nous pensions être invisible. Nous avons finalement vu un trou noir et l'avons pris en photo. Le voilà, il est là. Sheperd Doeleman, Université Harvard

La conférence était orchestrée par la Fondation nationale pour la science à partir de Washington, aux États-Unis, mais des représentants de plusieurs autres organisations internationales, notamment européennes, chiliennes, et japonaises, participaient également à la rencontre.

Nous avons réussi quelque chose qu'on jugeait impossible il y a une génération à peine Sheperd Doeleman, Université Harvard

Agrandir l’image ﻿ (Nouvelle fenêtre) ﻿ ﻿ Messier 87 est une énorme galaxie elliptique visible dans la constellation de la Vierge. Photo : ESO

Un mégatélescope

Ce réseau de huit télescopes terrestres est né en 2012. Ces instruments partenaires sont situés un peu partout dans le monde, ce qui a permis de créer l'équivalent virtuel d'un radiotélescope de plusieurs milliers de kilomètres de diamètre.

Agrandir l’image ﻿ (Nouvelle fenêtre) ﻿ ﻿ Les endroits où sont situés les instruments du radiotélescope virtuel EHT. Photo : ESO

L’image est née à la suite de l’analyse de téraoctets de données recueillies en avril 2017.

Plus de 200 astrophysiciens ont participé à l'effort collectif qui a permis de déceler la « silhouette » de l’ogre au centre de la galaxie M87.

Il faut savoir que chaque télescope a produit d'énormes quantités de données – environ 350 téraoctets par jour – qui ont été entreposées dans des disques durs haute performance remplis d'hélium. Ces données ont ensuite été envoyées à des supercalculateurs hautement spécialisés à l'Institut au Max Planck en Allemagne et au MIT Haystack Observatory pour être combinées. Elles ont été méticuleusement converties en une image à l'aide de nouveaux outils informatiques à la disposition de la collaboration internationale.

L’astrophysicien Olivier Hernandez, directeur du Planétarium Rio Tinto Alcan, explique que le défi d’une telle observation réside dans la synchronisation des différents télescopes connectés au réseau.

Plus on ajoute de télescopes, plus l'image sera brillante, et plus la distance entre chaque antenne est grande, meilleure sera la résolution obtenue. Olivier Hernandez

Le saviez-vous? Si le centre d'une galaxie est difficile à observer, il laisse cependant percevoir dans certaines longueurs d’onde une activité intense.

Cette activité serait liée à la présence du trou noir supermassif autour duquel évoluent une douzaine d’étoiles supermassives et des nuages de gaz.

Un trou noir est un objet céleste qui possède une masse extrêmement importante dans un volume très petit. Comme si le Soleil ne faisait que quelques kilomètres de diamètre ou que la Terre était comprimée dans la tête d’une épingle.

Le concept de trou noir a émergé à la fin du 18e siècle.

Ils sont si massifs que rien ne s'en échappe, ni la matière ni même la lumière. Ils sont donc pratiquement invisibles, si bien qu’aucun télescope n'a encore réussi à en « voir » un.

L'horizon des événements

Les astrophysiciens ont réussi à reconstruire une image de l'horizon des événements qui marque la limite immatérielle de l'entrée dans le trou noir. Ce « contour » du trou noir est considéré comme l’un des endroits les plus violents de l'Univers, et le point de non-retour au-delà duquel tout – c’est-à-dire les étoiles, planètes, gaz, poussière, et toute forme de rayonnement électromagnétique, y compris la lumière – serait irréversiblement aspiré.

Concrètement, cette image montre la « silhouette » de l'horizon des événements du trou noir sur le fond étoilé et permet par le fait même d'obtenir pour la première fois la preuve que l'objet que l'on observe au centre de notre galaxie est bien un trou noir.

Une image déjà historique

Cette silhouette sombre est donc l’image la plus proche possible du trou noir que nous puissions acquérir avec les instruments actuels. Plusieurs méthodes de calibration et d’imagerie ont permis de mettre en évidence cette structure en forme d’anneau encerclant une région centrale sombre.

Il ressemble à un anneau, à un beigne vaporisé. On voit très bien la lumière en bas de l'image. Avec cette luminosité extrême, nous serons probablement capables de mieux comprendre la rotation de la matière autour du trou noir, et le trou noir lui-même. Cela nous donne aussi des indications sur son inclinaison. Olivier Hernandez

Confirmer l'état de nos connaissances

Si cette image marquera les esprits, la plus grande avancée sur le plan scientifique est la confirmation des théories actuelles sur les trous noirs. Cette annonce valide l'un des concepts de la théorie de la relativité générale d'Einstein, un peu comme l'a fait l'Observatoire LIGO il y a quelques années.

C'est un pas dans la bonne direction. Une preuve qu'on ne s'est pas trompé. Olivier Hernandez

La taille et la forme de cette ombre coïncident avec les prédictions précises de la théorie générale de la relativité d'Einstein. Dimitrios Psaltis, Université de l'Arizona

Toujours mystérieux

Ces objets célestes restent toutefois très mystérieux, même si certaines de nos théories sont vérifiées. Où va la matière qu’ils absorbent? Comment définir leur singularité gravitationnelle? Qu’est-ce qui se trouve de l’autre côté? Autant de questions sans réponse auxquelles la science pourra continuer de s’attarder dans les prochaines années.

Les prochaines observations de l’EHT pourront bénéficier d’une plus grande sensibilité grâce à la connection en 2018 de trois autres télescopes au réseau.