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L’image a fait le tour de l’univers. C’est qu’elle est historique : elle montre, au c?ur d’un halo orange, l’ombre d’un trou noir pas loin d’engloutir en matiere brulante.

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L’image a fait le tour de l’univers. C’est qu’elle est historique : elle montre, au c?ur d’un halo orange, l’ombre d’un trou noir pas loin d’engloutir en matiere brulante.

Tout ca a plus de 50 millions d’annees-lumiere de la Terre ! Comment votre toute premiere image tout d’un trou noir a-t-elle ete prise ? Quels enseignements livre-t-elle ? Le decryptage de Benoit Rey.

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Voici la toute premiere pure photo d’un trou noir !

Reperes

Mes trous noirs paraissent des reliques d’etoiles effondrees, devenant si denses que leur gravite empeche matiere et lumiere de s’en echapper. Ils prennent la forme d’une sphere delimitee via un horizon des evenements .

La voila donc enfin ! Apres d’interminables mois d’attente, la collaboration internationale Event Horizon Telescope (EHT) a revele au monde la toute premiere image tout d’un trou noir : un monstre cosmique 6,5 milliards de fois plus massif que une Soleil, aussi gros que notre Systeme solaire entier, qui trone au centre d’une galaxie M87, a 52 millions d’annees-lumiere en Terre. C’est le ombre qu’on voit se detacher concernant le disque orange de matiere brulante qu’il est en train d’engloutir. Pour la premiere fois, on distingue le monstre, on le mesure, on l’analyse en direct : on le voit… si tant reste qu’on puisse vraiment voir 1 trou noir.

EN QUETE D’UNE RESOLUTION MAXIMALE

Voila vingt ans que Sheperd Doeleman et ses collegues de l’EHT ciblent ce trou noir M87*, justement pour ses dimensions titanesques. Car si depuis les annees 1960 les astronomes se disent que les trous noirs pullulent au sein d’ notre Galaxie, ils desesperaient de les voir un jour. La majorite d’entre eux, qui naissent de la mort d’etoiles massives, sont Effectivement minuscules : d’une taille de Paris intra-muros. Hors d’atteinte, donc, des telescopes actuels. Quant aux trous noirs supermassifs, comme M87* ou Sagittarius A* (celui de notre Galaxie), ils seront certes bien plus gros (un milliard de fois Paris intra-muros Afin de M87*) mais aussi bien plus lointains. Et ils se cachent au centre des galaxies, dans d’epais cocons de matiere opaque.

D’ou l’idee de les observer au sein des ondes radio, qui peuvent traverser la poussiere cosmique. Mais dans ce cas, la resolution est faible. Alors que pour distinguer l’ombre des trous noirs depuis la Terre, la resolution important est enorme : equivalente a celle qui permettrait de lire un journal a Paris depuis New York ! Mes trous noirs promettaient donc de rester invisibles Afin de i  chaque fois… Sauf a developper un projet titanesque : un reseau de plusieurs radiotelescopes repartis sur la surface du Globe, synchronises a J’ai nanoseconde pres, qui pointeraient tous au meme moment par une cible, formant l’equivalent d’un radiotelescope d’la taille une Terre.

C’est votre projet pharaonique d'”interferometrie a tres longue base” qui vient d’arriver a son terme. Apres avoir prouve sa faisabilite en 2006, les membres de l’EHT ont mis dix annees a selectionner des antennes compatibles a travers un chacun, principalement celles qui etaient equipees de la horloge atomique Afin de la synchronisation des donnees. Il a fallu ensuite convaincre ces observatoires de conceder une fenetre d’observation de 11 jours successifs. Et choisir la date. “La meilleure saison pour la radioastronomie est l’hiver, car l’humidite de l’air reste a le taux le plus bas, explique Pablo Torne, de l’equipe de l’antenne espagnole. Seulement, l’hiver au sein d’ l’hemisphere Nord correspond a l’ete au Chili. Nous avons donc du faire tourner des simulations meteorologiques Afin de etablir statistiquement quel est le meilleur compromis. C’est en avril.”

Elle confirme l’existence des trous noirs

Que montre exactement votre image ? “A vrai dire, c’est une question tres chaude dans la communaute, cette categorie d’image relativiste reste fort subtile a interpreter” , reconnait Frederic Vincent, de l’observatoire de Meudon. A priori, le cercle orange correspond a Notre sphere photonique, une fine coquille de lumiere constituee de photons, temporairement captures en orbite a Notre frontiere du trou noir. Ils en effectuent 2 ou trois fois le tour puis s’echappent. Soit aupres du trou noir, tendermeets ainsi, ils se font avaler ; soit par l’exterieur, auquel cas une simple partie peut s’extraire en galaxie et parvenir jusqu’a nous sous la forme de cet anneau lumineux. Mes photons seront en majorite issus du disque de matiere acceleree en spirale autour du trou noir jusqu’a 50 % d’une vitesse d’une lumiere et chauffee jusqu’a 100 milliards de degres… ce qui la rend incandescente.

Quant a votre qu’on ne voit jamais, au milieu de l’image, c’est l’ombre du trou noir. “Nous ne detectons aucun rayonnement en provenance du centre de l’ombre, cela confirme qu’il s’agit beaucoup tout d’un horizon des evenements”, pointe Dimitrios Psaltis. Cela exclut d’autres candidats comme les trous de ver, les gravastars ou nos singularites nues, qui laisseraient une signature differente dans l’image. “l’integralite des alternatives ne semblent toujours pas exclues, on pourrait etre face a un autre genre d’objet exotique. Cela faudra patienter des observations avec une meilleure resolution, precise Eric Gourgoulhon, a l’Observatoire de Paris. Mais l’explication la plus rationnelle, a laquelle tout un chacun adhere, y compris moi, reste celle d’un trou noir.”

L’image reste une carte en intensite des ondes radio emises par le disque de poussiere autour de M87* (d’un rouge au jaune).

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