Les trous noirs font partie des prédictions les plus profondes de la théorie de la relativité générale d’Einstein. Étudiés à l’origine comme une simple conséquence mathématique de la théorie plutôt que comme des objets physiquement pertinents, ils ont rapidement été considérés comme des résultats génériques et parfois inévitables de l’effondrement gravitationnel qui forme initialement une galaxie.
En fait, la plupart des physiciens soupçonnent que notre propre galaxie tourne autour d’un trou noir supermassif en son centre. Il existe également d’autres idées, telles que la «matière noire» (une substance invisible censée constituer la majeure partie de la matière de l’univers). Mais maintenant, une équipe internationale d’astronomes, dont une équipe que je dirigeais de l’Université de Central Lancashire, a dévoilé la première image de l’objet qui se cache au centre de la Voie lactée – et c’est un trou noir supermassif.
Cela signifie qu’il existe maintenant des preuves accablantes pour le trou noir, surnommé Sagittarius A*. Bien que cela puisse sembler un peu effrayant d’être si près d’une telle bête, elle se trouve en fait à environ 26 000 années-lumière, ce qui est rassurant. En fait, parce que le trou noir est si loin de la Terre, il nous semble avoir à peu près la même taille dans le ciel qu’un beignet aurait sur la Lune. Le Sagittaire A* semble également plutôt inactif – il ne dévore pas beaucoup de matière de son environnement.
Notre équipe faisait partie de la collaboration mondiale Event Horizon Telescope (EHT), qui a utilisé les observations d’un réseau mondial de huit radiotélescopes sur notre planète – formant collectivement un seul télescope virtuel de la taille de la Terre – pour prendre cette image étonnante. Cette percée fait suite à la publication par la collaboration en 2019 de la toute première image d’un trou noir , appelé M87*, au centre de la galaxie Messier 87 , plus éloignée .
Regarder dans les ténèbres
L’équipe a observé le Sagittaire A* plusieurs nuits, collectant des données pendant plusieurs heures d’affilée, comme en utilisant un long temps d’exposition sur un appareil photo. Bien que nous ne puissions pas voir le trou noir lui-même, parce qu’il est complètement sombre, le gaz incandescent qui l’entoure révèle une signature révélatrice : une région centrale sombre (appelée « ombre ») entourée d’une structure brillante en forme d’anneau. La nouvelle vue capture la lumière courbée par la puissante gravité du trou noir, qui est quatre millions de fois plus massif que notre Soleil. La découverte donne également des indices précieux sur le fonctionnement des trous noirs, qui sont censés résider au centre de la plupart des galaxies.
La chose surprenante à propos de cette image est qu’elle ressemble tellement à l’image de M87 * que nous avons publiée il y a trois ans – cela a certainement été une surprise. La raison de la similitude est que, alors que le trou noir M87 * est environ 1 000 fois plus grand, le trou noir du Sagittaire est environ 100 fois plus proche. Tous deux obéissent à la théorie de la relativité générale d’Einstein, montrant qu’Einstein avait raison pour un facteur de 1 000 dans l’échelle de taille. Pour un physicien, c’est important. La relativité existe depuis un siècle et elle se révèle toujours exacte. Je pense que même Einstein lui-même aurait pu être surpris par cela !
La publication de l’image du trou noir du Sagittaire A* est une réalisation extrêmement excitante de la collaboration. Quand j’ai vu l’image pour la première fois, j’ai pensé : cela nous en dit long. J’avais hâte de commencer à écrire à ce sujet et à interpréter l’image. Nous avons eu beaucoup de réunions pour arriver à un consensus sur ce qu’il nous dit. Pour commencer, nous nous rencontrions face à face dans différentes parties du monde. Puis COVID a frappé et tout à coup personne ne pouvait aller nulle part. Les réunions en ligne sont donc devenues la norme, comme dans tous les autres aspects de la vie. Cela nous a définitivement ralentis.
Mon rôle était d’aider à rédiger deux des six articles qui ont été publiés dans Astrophysical Journal Letters : le premier, présentant l’observation ; et le troisième, dans lequel nous discutons de la façon dont nous avons créé une image à partir des observations et de la fiabilité de cette image.
De plus, j’étais un « auteur collaborateur » pour les six articles. Il s’agit d’un rôle administratif, dans lequel j’ai géré toute la correspondance entre notre équipe de plus de 300 astronomes et la revue académique qui a publié nos découvertes. Cela comportait des défis, car je devais gérer chaque faute de frappe et chaque erreur de composition.
J’ai également dû canaliser les commentaires de mes collègues. Étant donné que la majorité des collaborateurs sont basés aux États-Unis ou en Asie de l’Est, cela signifiait qu’ils travaillaient la nuit à l’heure du Royaume-Uni. Par conséquent, chaque matin, je venais au travail pour trouver environ 100 e-mails du jour au lendemain de collègues – un début de journée intimidant.
Quoi qu’il en soit, nous y sommes finalement arrivés – et le résultat éblouissant valait tout le travail.
Derek Ward Thompson
Professeur d’astrophysique, Université de Central Lancashire
