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Première image d’un trou noir : ce que ce cliché enseigne à la science

La photo du corps céleste supermassif au cœur de la galaxie M87 vient d’être révélée. Une image riche d’enseignements qui ouvre des pistes inédites.

Cela fait deux ans que la communauté scientifique l’attendait. La première image du trou noir au centre de la galaxie M87, à 53 millions d’années-lumière de nous, vient d’être dévoilée au monde entier lors de conférences de presse organisées simultanément dans six villes dans le monde par l’EHT (Event Horizon Telescope). Ce réseau international de huit télescopes situés aux quatre coins du globe (États-Unis, France, Groenland, Antarctique, Hawaï, ChiliMexique, Espagne) travaille depuis deux ans sur ce projet fou. Au-delà de la prouesse technologique que constitue le fait de photographier un trou noir – par définition invisible –, « cette étape est marquante, car c’est le début d’un nouveau champ d’investigation, d’une nouvelle ère de recherche scientifique », s’extasie Alain Riazuelo, chercheur au CNRS et à l’Institut d’astrophysique de Paris.

S’il fallait encore convaincre certains sceptiques quant à l’existence de ces objets célestes – même après la découverte des ondes gravitationnelles –, voilà qui est fait. Ce cliché permet d’observer « l’horizon des événements », terme qui désigne la surface géométrique du trou noir. « Mais ce n’est pas tant la silhouette que l’on attendait du point de vue scientifique, puisqu’on savait déjà à peu près à quoi ça ressemble – on en avait fait des simulations numériques, explique Alain Riazuelo. Le bond en avant réside dans les découvertes que l’on va pouvoir faire sur la façon dont le trou noir réagit avec son environnement. »

Einstein visionnaire

Les scientifiques en charge du projet ont déjà pu déterminer que ce trou noir supermassif faisait 6,5 milliards de fois la masse du Soleil et qu’il tournait probablement dans le sens des aiguilles d’une montre. En revanche, depuis la Terre, « nous le voyons par l’équateur, explique Guy Perrin, astronome à l’Observatoire de Paris et concepteur de Gravity, autre outil de chasse aux trous noirs. Une contrainte qui n’aide pas les astronomes et nous empêche de mesurer son taux de rotation ».

Mais cette révélation permettrait aussi de savoir si Einstein avait raison ! « L’étude de cette image nous donnera des informations sur la structure de l’espace-temps, prédisait Stéphane Corbel, chercheur à l’université Paris-Diderot au laboratoire Astrophysique, Interprétation-modélisation (Paris-Saclay), avant la parution de l’image. Ce cliché va-t-il confirmer la théorie de la relativité générale ou nous ouvrira-t-il la voie vers d’autres modèles de gravité ? » Apparemment, le scientifique à la crinière folle avait – une fois de plus – vu juste. La photo sous les yeux, il confirme que « les images sont conformes à sa théorie, elles décrivent les ondes radio et lumière qui suivent la déformation de l’espace-temps sur le cliché… Les données récoltées aujourd’hui ne nécessitent pas de développer des théories alternatives ».

Big Bang astronomique

Ce consortium international de chercheurs ne compte donc pas s’arrêter en si bon chemin. « Cet exploit technologique de donne pas une image aussi sexy que dans Interstellar, mais elle est propre, et on va encore pouvoir améliorer ces clichés, notamment en termes de volume de données récoltées, qui constitue une limite du résultat présenté aujourd’hui », ambitionne Alain Riazuelo. L’EHT (Event Horizon Telescope) – déjà riche de huit télescopes aux États-Unis, en France, au Groenland, en Antarctique, à Hawaï, au Chili, au Mexique et en Espagne – va voir arriver deux petits nouveaux : Noema, implantée dans les Alpes françaises, à Bure, et le Greenland Telescope, au Groenland.

« Intégrer de nouveaux radiotélescopes dans l’expérience permettra de produire des images moins bruitées, ce qui est très encourageant, mais ne permettra pas d’en améliorer la qualité, dont l’élévation sera complexe et très chère… » confesse l’astrophysicien. Malgré cela, les chercheurs euphoriques vont maintenant tenter de relever leur défi : définir le champ magnétique et la densité de la matière présente autour du trou noir. Mais pas que… » « Cette prouesse scientifique va aussi pouvoir s’appliquer à d’autres objets astronomiques comme les jets astrophysiques ou les disques par exemple, s’enjoue Guy Perrin, cet interféromètre intercontinental est une première et on pourra pointer ce type d’instruments vers tout un tas d’autres galaxies… Une richesse pour d’autres sciences ! »


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