Certains d’entre vous auront sans doute noté une certaine effervescence médiatique à la veille de la sortie (le 5 Novembre) du film Interstellar. Fruit de la collaboration entre le réalisateur Christopher Nolan et mon collègue physicien Kip Thorne, Interstellar raconte les aventures d’un groupe d’explorateurs qui utilisent un trou de ver pour parcourir des distances jusque-là infranchissables et trouver une nouvelle planète habitable à coloniser pour l’humanité. A noter que Kip Thorne, conseiller scientifique du film mais aussi producteur exécutif, avait déjà été consulté dans les années 1980 par Carl Sagan lorsque ce dernier, pour son roman Contact (ultérieurement adapté au cinéma), cherchait une méthode scientifiquement plausible pour faire voyager ses héros dans l’hyperespace ; Thorne, spécialiste de la relativité générale et des trous noirs, lui avait alors suggéré ces hypothétiques racourcis de l’espace-temps que sont les trous de ver.

Mais pour espérer emprunter un trou de ver, encore faut-il d’abord pouvoir naviguer dans les parages d’un trou noir géant (comme celui qui réside au centre de notre Voie lactée, dont la masse est estimée à 4 millions de fois celle du Soleil) et y plonger. A quoi donc ressemblerait visuellement un tel panorama cosmique, vu par le hublot d’un vaisseau spatial ?

Alors tout jeune chercheur à l’Observatoire de Paris, je me suis attaqué à ce problème il y a trente-cinq ans, et ce n’est pas un manque de modestie que d’affirmer que mon étude a été la première à réaliser une simulation numérique réaliste d’un trou noir entouré d’une structure gazeuse brillante, appelée disque d’accrétion. Mon article, publié en 1979 dans la revue spécialisée Astronomy and Astrophysics, peut être téléchargé ici, et il est unanimement reconnu dans la communauté scientifique comme pionnier dans le domaine de la visualisation des trous noirs. Je reviendrai plus en détail sur son contenu dans un autre billet.

Cependant, la promotion du film Interstellar insiste beaucoup sur le réalisme scientifique des images calculées par l’équipe de Kip Thorne. Selon les médias américains comme Wired, relayés servilement et sans aucun esprit critique par les médias du monde entier (en particulier français, comme celui-ci), la représentation du trou noir montrée notamment dans cette image du film serait le résultat d’une « simulation numérique d’une précision sans précédent ».

Plus encore, le long-métrage serait « à l’origine d’une nouvelle découverte sur la nature des trous noirs ».

Questionné à ce propos, je me suis donc permis de rappeler sur mon mur Facebook que j’avais déjà effectué un calcul analogue en 1979, avec une précision qui n’avait rien à envier aux « cent heures de calcul sur des superordinateurs » mis en avant par l’équipe du film. Voici par exemple la figure 6 extraite de mon article, montrant les courbes isoradiales (c’est-à-dire situées à une distance constante du trou noir ; dans l’espace euclidien ordinaire ce seraient des ellipses, dans l’espace-temps déformé du trou noir elles prennent des formes compliquées mais que j’ai calculées précisément grâce aux équations de la relativité générale) d’un disque mince entourant un trou noir sphérique, telles qu’elles seraient vues par un astronaute placé 10° au-dessus du plan du disque.

On note une certaine similitude avec l’image d’Interstellar, la différence venant de ce que dans le cas du film de Nolan, la vue est calculée pour un astronaute situé dans le plan du disque (d’où la symétrie de l’image par rapport à un axe horizontal).

J’expliquais ensuite que la « simulation numérique d’une précision sans précédent » d’Interstellar n’était en aucun cas REALISTE. Elle suppose en effet une brillance uniforme du disque d’accrétion. Or, celui-ci présente nécessairement un profil de température, de couleur et de luminosité variant fortement en fonction de la distance au trou noir. En outre, le disque est en rotation autour du trou noir à des vitesses proches de celle de la lumière, ce qui induit des effets considérables sur le flux de lumière reçu par un observateur distant : le fameux effet Doppler amplifie la luminosité des régions du disque qui, en raison de leur rotation, se rapprochent de l’observateur, et la diminue dans les régions qui s’éloignent. Dans mon article de 1979, j’avais tenu compte de tous ces effets astrophysiques et obtenu cette image devenue célèbre :

Quelques années plus tard, grâce à l’amélioration des performances des ordinateurs, mon collègue et collaborateur à l’Observatoire de Paris, Jean-Alain Marck, avait calculé ce même type d’images, cette fois en couleurs et animées. Nous en avons même fait un film que j’ai posté sur ma chaîne youtube :

Ces simulations n’ont jamais été dépassées, mais elles n’ont, hélas, pas connu la notoriété internationale qu’elles méritaient en raison du décès brutal de leur auteur.

Extraite du travail de Jean-Alain Marck, voici maintenant l’image qui se rapprocherait le plus du cas présenté dans Interstellar, dans la mesure où la vue a été calculée pour un astronaute se trouvant dans le plan du disque d’accrétion. On voit tout de suite la différence : il y a une forte asymétrie du flux lumineux entre la partie gauche et la partie droite de l’image, en raison de la prise en compte de tous les effets astrophysiques mentionnés plus haut. Cette image-là est bien plus précise et réaliste que celle d’Interstellar !

On ne s’étonnera guère que tous ces travaux, réalisés il y a plus de vingt ans et en France, ne soient cités dans aucun des médias américains rendant compte d’Insterstellar. Il va de soi que les besoins promotionnels du film impliquent une surenchère sur la primeur des exploits techniques réalisés par l’équipe de Nolan et l’omission de tout ce qui a pu se faire avant. On connaît en outre la tendance typiquement américaine à l’auto-glorification et à l’ignorance de tout ce qui peut se faire ailleurs. On constate enfin l’ignorance et le suivisme de nombre de journalistes se contentant le plus souvent de reproduire les dépêches de l’AFP sans aucun esprit critique, ou de traduire dans leur langue ce qu’ils ont lu dans les médias anglo-saxons.

Je me dois de préciser que Kip Thorne n’est que très partiellement responsable de cette surenchère. En tant que scientifique responsable, il n’ignore pas les contributions passées de ses pairs, et dès la parution dans la presse américaine des articles sur les supposées prouesses scientifiques d’Interstellar, il m’a envoyé plusieurs e–mails dans lesquels il précise (je traduis de l’anglais) que « L’effet Doppler a été négligé dans les images, parce que (comme tu l’as déjà démontré il y a longtemps), cela rend le disque fortement asymétrique, ce que le grand public aurait plus de mal à comprendre. » Kip ajoute que lui et ses collaborateurs préparent un article technique pour la revue spécialisée Classical & Quantum Gravity, dans lequel il tiendront cette fois compte de tous les effets astrophysiques qu’ils ont dû négliger pour les besoins d’Hollywood. Et il ajoute « Notre article commence par discuter ton travail de pionnier sur le sujet », ainsi que celui de J.A. Marck.

Voici donc un peu de justice et d’équilibre judicieusement rétablis ! J’imagine que ces rectifications resteront confidentielles, et que les médias du monde entier – y compris français – continueront à glorifier les découvertes scientifiques sans pareilles soi-disant suscitées par la production d’un film à Hollywood. Ce n’est pas bien grave, et moi-même je me précipiterai pour aller voir le film de Nolan dès sa sortie sur nos écrans marseillais !

Dans une série de billets à venir, je reviendrai en détail sur l’historique des nombreux travaux portant sur la visualisation des trous noirs, pour le meilleur … et pour le pire, avec toutes les explications nécessaires à l’appui !