À quoi ressemble un trou noir ? On le sait enfin avec cette première photo

Pour la première fois, un trou noir a été photographié. M87*, le trou noir au centre de la galaxie Messier 87 (M87), s’est dévoilé en image. La Commission européenne a présenté cette photographie historique, qu’ « Einstein n’aurait sans doute jamais imaginée », le 10 avril aux alentours de 15 heures. Le même jour, six études sur le sujet ont été publiées dans The Astrophysical Journal.

Voici à quoi ressemble le trou noir super massif au centre de cette galaxie, aussi connue sous le nom de radiogalaxie Virgo A. On y aperçoit un « anneau de feu » se détachant sur un fond noir. Sa masse équivaut 6,5 milliards de fois à celle du Soleil. M87* se trouve à 55 millions d’années-lumières de la Terre.

La première image d'un trou noir.

Source : Event Horizon Telescope

Pour donner une idée de la taille de ce trou noir, le scientifique Geoffrey Crew de l’observatoire Haystack (Massachusetts, États-Unis) dresse une comparaison avec l’une des planètes de notre système solaire. « Ce trou noir est plus grand que l’orbite de Neptune, et Neptune met 200 ans à tourner autour du Soleil », explique-t-il.

Une annonce très attendue

Cette annonce était particulièrement attendue par la communauté scientifique et le grand public qui se passionne pour ces objets célestes impressionnants. Un trou noir est une région dans l’espace qui possède un champ gravitationnel si intense qu’aucun rayonnement ne s’en échappe. En d’autres termes, ces zones ne diffusent pas de lumière, d’où leur aspect supposé sombre.

Jusqu’à présent, aucun trou noir n’avait été observé directement. La première photo de M87* est un événement historique pour les astronomes, qui espèraient enfin voir l’ « horizon des événements », la surface du trou noir (au sens géométrique).

La première image d'un trou noir.

Source : Capture d'écran European Commission

Pourquoi M87* a-t-il été choisi ?

Pour obtenir ce résultat, de grands moyens ont été mobilisés. L’Event Horizon Telescope, une sorte de « télescope virtuel géant », a été créé grâce à un réseau d’observatoires disséminés sur la planète. Pendant une semaine et demi, en avril 2017, cette installation a permis d’observer M87* ainsi que Sagittarius A*, le trou noir au centre de la Voie lactée.

Les scientifiques semblent avoir concentré leurs efforts sur le premier. Comme l’explique le CNRS, M87* était un candidat intéressant pour l’Event Horizon Telescope « grâce à sa masse exceptionnelle et sa proximité relative avec la Terre (à « seulement » 55 millions d’années-lumière de nous) ».

Pourquoi l’anneau est-il asymétrique ?

L’image a ensuite été reconstituée, tel un puzzle. L’anneau a été observé pendant 4 jours, au cours desquels sa taille n’a pas changé. Une question a particulièrement retenu l’attention : pourquoi l’anneau n’est-il pas symétrique ? Sur la photo, il est nettement moins lumineux vers le haut de l’image. D’après les scientifiques, c’est parce que le trou noir est probablement en rotation, dans le sens des aiguilles d’une montre. « Nous regardons l’ombre d’un trou noir », ont confirmé les astronomes lors de cette conférence.

À gauche, l'image prise le 6 avril 2017. Au centre, une simulation de M87*. À droite, la simulation adaptée.

Source : Akiyama et al and ApJL

Grâce à cette nouvelle image, les scientifiques espèraient pouvoir étudier cette région méconnue de l’espace. L’étude du champ gravitationnel d’un trou noir est une opportunité de vérifier si la théorie de la relativité générale d’Einstein s’y applique.

Pourquoi Einstein avait vu juste

Cette nouvelle image paraît aller dans ce sens. « En cas d’immersion dans une région lumineuse, comme un disque de gaz éclatant, nous nous attendons à ce qu’un trou crée une région sombre similaire à une ombre — ce qui était prédit dans la théorie de la relativité générale d’Einstein et que nous n’avions jamais vu auparavant », a expliqué Heino Falcke, spécialiste de la radioastronomie au sein de l’université Radboud de Nimège (Pays-Bas).

Cette ombre est conforme à ce qu’Einstein avait anticipé. C’est aussi elle qui a permis de connaître la masse de M87*. « Cette ombre, causée par la courbure gravitationnelle et la capture de la lumière par l’horizon des événements, révèle beaucoup de choses sur la nature de ces objets fascinants et nous a permis de mesurer la masse énorme du trou noir de M87 », a complété Heino Falcke.

Où trouver cette photo ?

La photographie du trou noir a été publiée par l’Event Horizon Telescope : vous pouvez les télécharger sur son site, juste ici. L’Observatoire Européen Austral (ESO) met aussi à votre disposition l’image dans plusieurs résolutions et formats différents.