Voici à quoi ressemble le trou noir au centre de la Voie lactée | Science

À environ 27 000 années-lumière se trouve un objet astrophysique massif, environ quatre millions de fois la masse de notre soleil, entouré de gaz super chauds tourbillonnants. L’existence de ce trou noir supermassif appelé Sagittarius A* a été théorisée pendant des décennies alors que les astronomes observaient des étoiles proches en orbite autour de quelque chose d’invisible, de compact et de très massif au centre de la Voie lactée. Mais ils n’ont jamais vu ce que c’est – jusqu’à maintenant.

Lors d’une conférence de presse aujourd’hui, les astronomes ont dévoilé la première image de ce trou noir supermassif – un beignet orange et jaune avec un centre sombre. “Nous avons enfin eu un aperçu de notre propre trou noir”, déclare Angelo Ricarte, collaborateur EHT et astrophysicien au Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian, dans une interview. “Une meilleure compréhension de ce trou noir au centre de notre galaxie nous aidera à comprendre notre histoire d’origine cosmique.”

L’annonce représente le travail de plus de 300 chercheurs de 80 institutions, dont le Smithsonian Astrophysical Observatory, à travers le monde, qui ont transformé un réseau de télescopes en un observatoire de la taille d’une planète connu sous le nom de Event Horizon Telescope (EHT).

“Notre télescope doit être presque aussi grand que la Terre”, a déclaré Vincent Fish, astronome au MIT Haystack Observatory et collaborateur EHT, lors de l’événement. Pour ce faire, l’équipe a connecté plus d’une demi-douzaine de télescopes à travers le monde à l’aide d’une technique appelée interférométrie. « En corrélant leurs signaux et en étudiant les données qui en résultent, nous pouvons reconstruire des images de la source. Plus il y a de télescopes, mieux c’est.

L’image donne un meilleur aperçu des mystères des trous noirs et confirme la théorie de la relativité d’Einstein. Malgré son nom, le trou noir supermassif au centre de notre galaxie est assez petit dans le ciel nocturne. Depuis la Terre, “c’est comme chercher une balle de tennis sur la lune”, explique James Cooney, cosmologiste de l’Université de Floride centrale, qui n’est pas affilié à l’annonce récente.

Les observations du réseau de télescopes EHT ont généré 3,5 pétaoctets de données – l’équivalent de 100 millions de vidéos TikTok – qui ont été combinées à l’aide d’un algorithme informatique sophistiqué. Les données étaient si volumineuses qu’il aurait fallu des années pour les transmettre via Internet. L’équipe a donc expédié des disques durs à différents endroits dans le monde pour analyse.

Étant donné que les trous noirs engloutissent tout ce qui les entoure, y compris la lumière, ces images ne sont pas ce que nous pourrions considérer comme des photographies traditionnelles. Au lieu de cela, ce sont des images de l’ombre du trou noir. Lorsque le matériau surchauffé tourbillonne autour du trou noir, il brille et s’illumine. Le trou noir supermassif projette une ombre sur ce gaz incandescent et englouti.

Les scientifiques de l’EHT ont utilisé une technique similaire pour créer les premières images de l’horizon des événements d’un trou noir M87*, publiées en 2019. Mais le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée est assez différent ; il est beaucoup plus petit et le gaz tourbillonne autour de lui beaucoup plus rapidement. Capturer l’image était “un peu comme essayer de prendre une photo claire d’un chiot pourchassant rapidement sa queue”, a déclaré Chi-kwan Chan, scientifique de l’EHT, de l’Université de l’Arizona.

L’équipe a été confrontée à d’autres défis, comme observer le trou noir à travers l’atmosphère terrestre et le gaz turbulent de notre galaxie. Les chercheurs de l’EHT ont collecté des dizaines de milliers d’images et les ont analysées. “En faisant la moyenne de ces images ensemble, nous sommes en mesure de souligner les caractéristiques communes apparaissant dans la plupart d’entre elles, et ici un anneau lumineux apparaît clairement”, a déclaré Katie Bouman de l’EHT, de Caltech, qui attribue la puissance de l’imagerie informatique pour aider à surmonter ces obstacles.

Les images du Sagittaire A* ainsi que les images précédentes du trou noir M87* donnent aux scientifiques plus de données pour étudier les trous noirs. M87* est beaucoup plus éloigné de la Terre et plus de 1 000 fois plus gros que Sagittarius A*, ce qui donne aux scientifiques la possibilité de comparer les deux. Ils peuvent examiner de plus près le comportement des gaz autour des trous noirs et mieux comprendre le comportement de la gravité dans des environnements extrêmes comme ceux proches des trous noirs.

Les observations donnent également aux scientifiques l’occasion de tester la théorie de la relativité d’Einstein. Les deux images des deux trous noirs se ressemblent car elles sont la conséquence de la gravité. Selon Einstein, l’espace-temps – ou le tissu de notre univers – se transforme autour des trous noirs exactement de la même manière, quelle que soit leur masse, et peut prédire la taille de l’ombre projetée. Les images de deux trous noirs, malgré les différences de taille, semblent presque identiques.

“C’est ce que nous espérions trouver compte tenu des prédictions de la théorie de la relativité générale d’Einstein, a déclaré Feryal Özel, un scientifique de l’EHT de l’Université de l’Arizona, lors de la conférence de presse. « C’est justement de ce fait que nous pouvons utiliser ces nouvelles observations, l’image de [Sagittarius A*] pour effectuer l’un des tests de relativité générale les plus solides à ce jour.

L’image du trou noir au centre de notre galaxie n’est pas la dernière observation prévue par l’équipe EHT. Les chercheurs ont lancé une importante campagne d’observation en mars 2022, qui comprenait davantage de télescopes ajoutés au réseau, visant à générer des images à plus haute résolution des horizons des événements de trous noirs, même des films. Et parce que l’EHT est limité en taille par notre propre planète, certains astronomes espèrent que le projet se dirigera vers l’espace pour des images encore plus impressionnantes de trous noirs.