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

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

Tout ca a plus de 50 millions d’annees-lumiere d’la Terre ! Comment votre toute toute premiere image 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 sacree photo d’un trou noir !

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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 de la sphere delimitee avec un horizon des evenements .

J’ai voila donc enfin ! Apres d’interminables mois d’attente, la collaboration internationale Event Horizon Telescope (EHT) a revele au monde la toute premiere image 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 de la galaxie M87, a 52 millions d’annees-lumiere de la Terre. C’est le ombre que l’on voit se detacher sur le disque orange de matiere brulante qu’il sera pas loin 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 votre trou noir.

EN QUETE D’UNE RESOLUTION MAXIMALE

Voila vingt annees que Sheperd Doeleman et ses collegues de l’EHT ciblent ce trou noir M87*, justement Afin de ses dimensions titanesques. Car si depuis les annees 1960 les astronomes se disent que les trous noirs pullulent dans notre Galaxie, ils desesperaient de les voir un jour. La majorite d’entre eux, qui naissent d’la mort d’etoiles massives, paraissent Par exemple minuscules : de la 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 pour M87*) et bien plus lointains. Et ils se cachent au centre des galaxies, dans d’epais cocons de matiere opaque.

D’ou l’idee de nos observer au sein des ondes radio, qui peuvent traverser la poussiere cosmique. Mais Di?s lors, la resolution est faible. Alors que pour distinguer l’ombre des trous noirs depuis la Terre, la resolution necessaire reste enorme : equivalente a celle qui permettrait de lire un journal a Paris depuis New York ! Mes trous noirs promettaient donc de rester invisibles pour forcement Sauf a developper votre projet titanesque : un reseau de plusieurs radiotelescopes repartis sur la surface du Globe, synchronises a J’ai nanoseconde pres, qui pointeraient l’ensemble de au meme moment vers une cible, formant l’equivalent d’un radiotelescope en taille d’une Terre.

C’est votre projet pharaonique d'”interferometrie a tres longue base” qui vient d’arriver a le terme. Apres avoir prouve sa faisabilite en 2006, les membres de l’EHT ont mis dix annees a selectionner des antennes compatibles a travers le monde, surtout celles qui etaient equipees de la horloge atomique Afin de la synchronisation des precisions. Cela a fallu ensuite convaincre ces observatoires de conceder une fenetre d’observation de 11 semaines successifs. Et designer la date. “J’ai meilleure saison pour la radioastronomie reste 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 pour etablir statistiquement quel est le meilleur compromis. C’est en avril.”

Elle confirme l’existence des trous noirs

Que montre exactement cette image ? “A vrai dire, c’est une question tres chaude dans la communaute, cette categorie d’image relativiste reste reellement subtile a interpreter” , reconnait Frederic Vincent, de l’observatoire de Meudon. A priori, le cercle orange correspond a la 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 des fois le tour puis s’echappent. Soit vers le trou noir, ainsi, ils se font avaler ; soit vers l’exterieur, auquel cas une petite partie peut s’extraire en galaxie et parvenir jusqu’a nous sous la forme de cet anneau lumineux. Mes photons sont en majorite issus du disque de matiere acceleree en spirale autour du trou noir jusqu’a 50 % de la vitesse d’une lumiere et chauffee jusqu’a 100 milliards de degres cela la rend incandescente.

Quant a votre qu’on ne voit pas, au milieu de l’image, c’est l’ombre du trou noir. “Nous ne detectons aucun rayonnement en provenance du centre de l’ombre, ce qui confirme que celui-ci 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 sur l’image. “chacune des alternatives ne semblent pas encore exclues, on pourrait etre face a un autre genre d’objet exotique. Cela faudra tarder des observations avec une meilleure resolution, precise Eric Gourgoulhon, a l’Observatoire de Paris. Mais l’explication la plus rationnelle, a laquelle tout le monde adhere, y compris moi, reste celle tout d’un trou noir.”

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

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