C'est l'image, et probablement aussi la percée, de 2019 :la première image d'un trou noir, l'un des phénomènes les plus extraordinaires du cosmos.
D'autres jours, seuls les astronomes et les physiciens théoriciens s'interrogent sur les trous noirs - des endroits dans l'espace où la gravité est si grande que même la lumière ne peut s'échapper. Mais le 10 avril 2019, l'un des phénomènes les plus bizarres du cosmos était l'actualité mondiale. Vers trois heures de l'après-midi, l'équipe de recherche internationale derrière l'Event Telescope Project (EHT) a dévoilé la toute première image d'un trou noir. Cela s'est produit lors de conférences de presse dans pas moins de six villes différentes, dont Bruxelles.
La nouvelle de la toute première image d'un trou noir fait le buzz parmi les astronomes depuis des mois. La question qui occupait la plupart des "observateurs" était de savoir quel trou noir l'équipe EHT avait photographié. Deux candidats circulaient :le Sagittaire A*, situé au centre de notre propre Voie lactée, et Messier 87 (M87), un trou noir dans la constellation de la Vierge, à cinquante millions d'années-lumière. Parce que le Sagittaire est relativement proche à 26 000 années-lumière, la plupart parient dessus.
Mais ils avaient tort, car peu de temps après le discours du radioastronome néerlandais Heino Falcke (depuis la salle de presse du bâtiment Berlaymont à Bruxelles), la photo de M87 a été évoquée sur grand écran. Il montre un beignet jaune-orange avec un ovale noir au milieu. Le noir représente l'horizon des événements, large de plus de cinquante milliards de kilomètres à M87. Dans cet horizon, même la lumière ne peut échapper à l'immense gravité du trou noir. L'anneau lumineux qui l'entoure est - peut-être - un mélange du disque d'accrétion (plasma incandescent entourant le trou noir à une vitesse vertigineuse) et de la lumière forcée de suivre l'espace-temps déformé.
Falcke, qui travaille à l'Université Radboud de Nimègue et président du conseil scientifique du projet EHT, fait partie d'une équipe internationale de radioastronomes qui, ces dernières années, a mis en place le plus grand (radio)télescope de tous les temps :l'Event Horizon Telescope. Il est formé d'une série de huit antennes paraboliques puissantes, situées dans des endroits reculés à (entre autres) Hawaï, le Chili, le Mexique et même l'Antarctique. Cette connexion a créé un télescope virtuel avec une antenne parabolique - également virtuelle, bien sûr - aussi grande que la Terre.
La résolution du télescope Event Horizon était suffisamment grande pour pouvoir distiller une image significative à partir des émissions radio de M87 et de ses environs immédiats. De la luminosité de la partie inférieure de l'anneau, les astronomes concluent que la matière émettant le rayonnement radio vient vers nous à une certaine vitesse. Cela pourrait signifier que le trou noir tourne, mais cela pourrait aussi simplement être le résultat de la rotation du disque d'accrétion.
Lorsqu'on leur a demandé si la théorie de la relativité générale d'Einstein, écrite par le célèbre physicien en 1916, présentait des défauts maintenant qu'un trou noir a été photographié pour la première fois, les astronomes ont répondu par la négative. Cela signifie que la célèbre théorie survivra à un autre test. Un test avec un phénomène cosmique dans le rôle principal que nous connaissons précisément grâce à cette théorie.
Les trous noirs sont de loin les éléments les plus imaginatifs de l'univers. A une certaine distance d'un trou noir, la gravité est si forte que même la lumière ne peut s'en échapper. Les plus gros trous noirs ont une masse quatre milliards de fois supérieure à celle du Soleil. On dit que des centaines de milliers de trous noirs existent dans notre propre galaxie, la Voie lactée.
Les trous noirs sont la dernière étape de la vie des étoiles géantes, avec des masses 30 fois supérieures à celles du Soleil. Une étoile est en fait un gigantesque réacteur nucléaire où la fusion nucléaire a lieu en permanence. La force explosive qui est libérée est en équilibre avec la force gravitationnelle causée par la masse de l'étoile. Cependant, si l'étoile tombe à court de carburant à la fin de sa vie, la fusion nucléaire s'arrêtera. La gravité a alors libre cours et fait commencer à rétrécir l'étoile. Au même moment, l'étoile se réchauffe et une supernova se produit, une explosion avec la puissance de millions de soleils. À la fin, il ne reste qu'un point avec une densité infiniment élevée et une attraction gravitationnelle infiniment élevée ; un "trou noir".
Comme d'autres machos, les trous noirs peuvent être découverts par la déviation de la lumière. Mais il y a d'autres phénomènes qui trahissent leur présence. Si vous voyez des étoiles sur une orbite circulaire dans l'univers, mais qu'il semble n'y avoir rien au milieu de cette orbite, alors il y a probablement un trou noir là-bas. Si une étoile s'approche trop près d'un trou noir, elle est aspirée dans le trou et mangée, pour ainsi dire. La matière de l'étoile est chauffée et émet un rayonnement que les cosmologistes peuvent observer.
Les premiers trous noirs dans l'univers pourraient dater juste après le début du calcul cosmique, alors qu'il n'y avait qu'un épais « brouillard » de particules élémentaires. Dans les années 1970, les physiciens théoriciens ont découvert que les régions de ce brouillard à haute densité peuvent s'effondrer sous l'influence de leur propre gravité. Après une seconde après le big bang, ce qu'on appelle des trous noirs primitifs se sont formés à partir de cela. Ces trous noirs prendraient alors l'univers en remorque, définissant les balises des structures cosmiques - étoiles, galaxies et amas. Parce qu'ils ne donnent pas de lumière, ces trous noirs primordiaux sont un candidat évident pour la matière noire.
Les astronomes du projet Event Horizon Telescope (EHT) ont en effet présenté non pas la toute première image d'un trou noir, mais de son ombre. Puisque même la lumière ne peut pas s'en échapper, vous ne pouvez pas voir un trou noir lui-même. Les tamis à moustiques ont qualifié la photo de floue. L'agence spatiale américaine NASA, entre autres, a réalisé cette visualisation de l'espace courbe autour du trou noir.
