La première image d’un trou noir

Le récit

Une étoile si lourde

Un trou noir est l’un des objets les plus étranges de l’univers. Il naît, en général, quand une étoile bien plus grosse que le Soleil n’a plus de combustible et s’effondre sur elle-même : toute sa matière se concentre dans un espace minuscule. La gravité, c’est-à-dire la force qui attire les choses, devient si forte que rien, pas même la lumière, ne peut plus s’échapper. C’est pour cela qu’on ne le voit pas : il est « noir ». Sa frontière s’appelle l’« horizon des événements » : celui qui la franchit ne peut plus revenir en arrière.

L’idée remonte à Einstein. En 1915, il publia la théorie de la relativité générale, selon laquelle la gravité est une courbure de l’espace et du temps. Quelques mois plus tard, l’astronome allemand Karl Schwarzschild, qui se trouvait au front pendant la Première Guerre mondiale, trouva une solution de ses équations qui décrivait justement un objet de ce genre. Einstein lui-même, pourtant, ne croyait pas qu’il puisse exister vraiment. Le nom « trou noir » fut rendu célèbre en 1967 par le physicien américain John Wheeler.

Des preuves indirectes

Pendant des décennies, les trous noirs restèrent une hypothèse. Puis les astronomes commencèrent à en trouver des traces : des étoiles qui tournaient autour d’un point invisible, du gaz qui tombait en tourbillon et devenait brûlant en émettant des rayons X, et même, en 2015, les ondes gravitationnelles, de minuscules vibrations de l’espace provoquées par la fusion de deux trous noirs, captées par les instruments LIGO. Mais il manquait une chose : en voir un.

Un télescope grand comme la Terre

Photographier un trou noir est un exploit énorme. Même les plus grands sont très lointains et, vus de la Terre, ils semblent minuscules, comme si l’on voulait voir une orange sur la Lune. Pour obtenir une image aussi nette, il faudrait un télescope grand comme notre planète. Les scientifiques eurent une idée : relier entre eux des radiotélescopes situés en des lieux très éloignés, et les faire travailler tous ensemble comme un unique télescope géant. Ainsi naquit l’Event Horizon Telescope, le « télescope de l’horizon des événements ».

En avril 2017, huit radiotélescopes, au Chili, à Hawaï, en Arizona, au Mexique, en Espagne et au pôle Sud, pointèrent pendant quelques jours vers la même cible : le centre d’une grande galaxie, appelée M87, à environ cinquante-cinq millions d’années-lumière de la Terre. Les télescopes enregistrèrent des quantités énormes de données, environ cinq pétaoctets, si nombreuses qu’on ne pouvait pas les envoyer par Internet : elles furent chargées sur des centaines de disques et transportées en avion jusqu’à deux centres de calcul, aux États-Unis et en Allemagne. Pendant deux ans, plus de deux cents scientifiques de nombreux pays travaillèrent à reconstituer l’image : parmi eux, une jeune informaticienne, Katie Bouman, devenue célèbre quand une photo d’elle à côté des disques fit le tour du web, même si ce fut un travail d’équipe, auquel contribuèrent de nombreuses personnes.

L’image

Le 10 avril 2019, lors de conférences de presse à Bruxelles, Washington, Tokyo, Santiago et dans d’autres villes, fut montrée la première photographie d’un trou noir : un anneau orange, de lumière floue, autour d’une tache noire au centre. L’anneau est le gaz qui tourne à très grande vitesse autour du trou noir et s’échauffe ; la zone sombre est son ombre. Le trou noir de M87 pèse environ six milliards et demi de fois le Soleil, et son horizon est plus grand que tout le Système solaire.

En 2022, la même équipe publia la photographie d’un autre trou noir, celui qui se trouve au centre de notre galaxie, la Voie lactée, appelé Sagittarius A*, situé à environ vingt-sept mille années-lumière et d’une masse d’environ quatre millions de Soleils. Là aussi, un anneau lumineux autour d’un centre sombre.