Une équipe internationale de radioastronomes a annoncé aujourd'hui (10 avril) la première image rapprochée d'un trou noir.
C'est un trou noir supermassif au centre de la galaxie Vierge A (également appelée Messier 87 ou M87), et il est si grand - aussi large que l'ensemble de notre système solaire - que même à 53 millions d'années-lumière, il semble aussi grand dans le ciel comme Sagittaire A *, le trou noir plus petit mais encore assez supermassif au centre de notre propre galaxie. Cette annonce est le premier résultat d'un effort qui a commencé en avril 2017, impliquant tous les principaux radiotélescopes de la Terre - appelés collectivement Event Horizon Telescope.
Donc, si ces objets sont si énormes et que les télescopes étaient déjà là, pourquoi les scientifiques ont-ils compris comment les imaginer récemment? Et une fois qu'ils l'ont compris, pourquoi a-t-il fallu deux ans pour produire une image?
Pour répondre simplement à la première question: les trous noirs de cette taille sont très rares. On pense que chaque grande galaxie n'en a qu'une en son centre. Ils sont généralement assez sombres, entourés de nuages de matière dense et d'étoiles. Et même la plus proche, dans notre propre galaxie, est à 26 000 années-lumière de la Terre.
Mais la nouvelle image ne révèle pas la première lumière que les humains ont détectée à partir d'un trou noir. (Et l'image n'est pas faite de lumière comme nous l'imaginons généralement; les ondes électromagnétiques que le télescope a repérées sont de très longues ondes radio. Si vous étiez plus près du trou noir, vous verriez également une ombre de lumière visible.)
Dès 1931, selon l'observatoire et le planétarium d'Armagh, le physicien Karl Jansky a remarqué qu'il y avait un point lumineux d'activité radioélectrique au cœur de la Voie lactée. Les physiciens soupçonnent maintenant fortement que ce point est un trou noir supermassif. Depuis cette découverte, les physiciens ont longtemps détecté d'autres trous noirs par leurs signatures radio.
Ce qui est nouveau ici, c'est que le télescope Event Horizons a imaginé l'ombre que le trou noir crée contre la matière rougeoyante environnante du disque d'accrétion de l'objet (la matière chaude tombant rapidement vers l'horizon des événements du trou noir). C'est passionnant pour les physiciens car cela confirme certaines idées importantes sur ce à quoi devrait ressembler cette ombre, ce qui confirme à son tour ce que les scientifiques pensaient déjà des trous noirs.
Pour imaginer l'ombre, les astrophysiciens ont dû détecter ces ondes radio avec des détails sans précédent. Aucun radiotélescope ne pouvait le faire. Mais les physiciens ont découvert comment tous les mettre en réseau, tout autour de la Terre, ensemble pour agir comme un télescope géant, comme l'a déclaré Sheperd Doeleman, astrophysicien de l'Université de Harvard et directeur du Event Horizon Telescope, lors d'une conférence de presse de la National Science Foundation.
Chaque radiotélescope a capturé une grande quantité de radios photons entrants, mais avec nulle part assez de détails pour repérer l'ombre du trou noir entouré de son disque d'accrétion. Mais la perspective de chaque télescope sur l'image était un peu différente. Ainsi, les scientifiques ont minutieusement combiné les ensembles de données légèrement différents et, à l'aide d'horloges atomiques, comparé lorsque les photons radio sont arrivés sur les différents instruments. De cette façon, les physiciens ont pu déceler le signal du trou noir à partir de beaucoup de bruit.
Les télescopes ont collecté les données réelles utilisées pour produire l'image en seulement trois jours en avril 2017. Cela représentait plus de 5 pétaoctets au total, à peu près autant d'informations que l'ensemble de la Bibliothèque du Congrès. Il a été stocké sur une vaste collection de disques durs qui, mesurés ensemble en tonnes, a déclaré Dan Marrone, astrophysicien et l'un des collaborateurs du projet, lors de la conférence de presse.
C'est tellement de données que l'envoyer sur Internet était à peu près impossible, a-t-il déclaré. Au lieu de cela, les physiciens ont rassemblé les informations en un seul endroit en expédiant physiquement les disques durs.
Les chercheurs ont passé l'année prochaine à utiliser des ordinateurs pour affiner et interpréter ces données jusqu'à ce que cette image apparaisse, a déclaré Marrone. Ils ont passé l'année suivante à vérifier leurs résultats et à rédiger des articles. L'eau dans l'atmosphère, les photons radio parasites provenant d'autres sources et même de minuscules erreurs dans les données du télescope ont tous conspiré pour brouiller les données. La plupart du travail du projet a donc consisté en des calculs minutieux pour tenir compte de toutes ces erreurs et du bruit dans les données, le travail découvrant lentement l'image se cachant derrière ces problèmes.
Donc, à certains égards, prendre une photo d'un trou noir se produit assez rapidement. C'est le développer qui prend très longtemps.
