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Trou noir : comment faire pour obtenir une telle image ?

Crédits : eht

Ce jeudi, les astronomes de l’Event Horizon Telescope Collaboration ont dévoilé la première image du trou noir supermassif posté au centre de notre propre Galaxie, un monstre quatre millions de fois plus massif que le Soleil baptisé Sagittarius A*. Une telle prouesse technique implique de nombreux instruments et chercheurs disséminés sur l’ensemble de la planète. Mais comment cela fonctionne-t-il précisément ?

Selon la loi de la relativité générale établie en 1915 par Albert Einstein, l’attraction gravitationnelle d’un trou noir est telle que rien ne peut s’en échapper, pas même la lumière. Un trou noir étant par définition noir, on ne peut pas le photographier directement. Nous pouvons en revanche souligner sa présence en captant le rayonnement ionisant émis par la matière gravitant autour, avant qu’elle ne soit aspirée.

Juste avant le point de non-retour, la matière devient en effet très chaude, émettant alors de la lumière. C’est donc en se concentrant sur ce tracé lumineux appelé « l’horizon des événements » que nous sommes en mesure d’observer le trou noir posté au centre.

Cela étant dit, ce nuage de matière tourbillonnant autour d’un trou noir n’est visible qu’à l’aide d’une bande très précise de fréquences radio, appelées ondes millimétriques. Pour capter ces ondes, vous avez donc besoin d’un radiotélescope. Cette antenne doit cependant être énorme pour détecter le faible signal radio émis par un tel objet à une si grande distance. Pour rappel, le trou noir supermassif de notre Galaxie se trouve à environ 27 000 années-lumière en direction du centre galactique, niché derrière d’épais rideaux de poussière. Or, aucun radiotélescope ne propose la résolution nécessaire pour obtenir ces données.

Pour opérer, la communauté scientifique internationale a donc développé l’Event horizon Telescope.

Qu’est-ce que l’EHT et comment ça marche ?

Il s’agit d’un réseau de huit grands radiotélescopes disséminés à travers le monde. Lancé en 2015, le projet implique environ 80 instituts d’astronomie différents, et donc plusieurs centaines de chercheurs.

L’objectif est de faire travailler ces antennes ensemble grâce à une technique appelée Interférométrie à très longue base (ou VLBI) de manière à ne former qu’un seul et unique télescope virtuel d’environ 10 000 kilomètres de diamètre (quasiment aussi large que la Terre elle-même).

Lorsque la Terre tourne, ces différents télescopes captent des ondes de lumière légèrement différentes émises par la matière chauffée autour d’un trou noir. Ces modèles sont ensuite  combinés pour former une image plus complète.

trou noir
Crédits : EHT Collaboration

En quoi est-ce important ?

Le centre de la Voie lactée ne fut localisé pour la première fois qu’il y a environ 104 ans. Les ondes radio émanant du noyau de la galaxie n’ont été découvertes qu’un peu plus d’une décennie plus tard. Il a fallu ensuite patienter encore un demi-siècle pour que Sagittarius A* soit identifié indirectement. Cette première photo est importante, car elle confirme que cet objet est bien un trou noir supermassif, comme nous l’avons supposé, et non une autre source radio.

Les annonces faites aujourd’hui représentent ainsi l’aboutissement de décennies de travaux à la fois techniques et théoriques. Désormais, ces nouvelles données permettront aux chercheurs de mieux appréhender la nature et le rôle de cet objet énigmatique.