Actu de science Diffusé le

Première image de Sagittarius A*, le trou noir de notre galaxie

Le 12 mai 2022, un peu plus de 3 ans après avoir révélé la toute première image d’un trou noir, l’équipe internationale du projet Event Horizon Telescope récidive, et nous livre une photographie du trou noir supermassif Sagittarius A*, celui situé au centre même de notre galaxie, la Voie lactée. Un exploit réalisé grâce à la collaboration exceptionnelle de plusieurs observatoires situés à travers le monde, formant un télescope virtuel équivalent à la taille de notre planète. Décryptage avec Nicolas Martin, astrophysicien à l’observatoire astronomique de Strasbourg.

Réalisation : Barbara Vignaux, Olivier Boulanger

Production : Universcience

Année de production : 2022

Durée : 6min49

Accessibilité : sous-titres français

Première image de Sagittarius A*, le trou noir de notre galaxie

Le 12 mai 2022, un peu plus de trois ans après avoir révélé la toute première image d'un trou noir, l'équipe internationale du projet Heaven Rising Telescope récidive et nous livre une photographie du trou noir supermassif Sagittarius A, celui situé au centre même de notre galaxie, la Voie lactée. C'est fascinant de voir cette image qui à la fois est très similaire à la précédente qu'on avait il y avait quelques années du trou noir dans la galaxie M87. Donc c'est peut-être un peu décevant à ce niveau-là, mais ça reste une grande prouesse technologique d'arriver à combiner comme ça, une dizaine, peut-être une douzaine de télescopes différents sur la planète pour arriver à avoir la résolution nécessaire, la précision d'image nécessaire pour voir cet objet qui est incroyablement petit au centre de notre galaxie. Et le fait de combiner ces informations qui viennent de très nombreux télescopes, ça nécessite aussi de passer par des quantités de données absolument extraordinaires, 6000 téraoctets de données, qui doivent être traitées pendant des années pour faire ressortir cette image orangée que l'on voit, cet espèce de Donut, de beignet, qui montre ce qui se passe au centre même de notre galaxie. À première vue, quand on voit ces deux images, on a l'impression que c'est la même chose. Quasiment la même chose, cette image 87, ce cercle doré. En fait, il faut bien voir que les distances entre nous et ces deux trous noirs sont très différentes. Et en même temps, la masse des galaxies qui les accueillent et leur masse même est extrêmement différente. Le trou noir de la Voie lactée, même s'il est extrêmement massif et qu'il fait 4 millions de fois la masse de notre Soleil, il reste 1000 fois moins massif que le trou noir qu'on a vu il y a quelques années dans M87. Mais il est aussi beaucoup plus proche. Donc c'est pour ça que les images se ressemblent. C'est parce que la distance et la masse se compensent pour qu'on ait une image qui se ressemble. Par contre, pour observer le trou noir au centre de notre Voie lactée, la raison pour laquelle on voit cette image seulement maintenant, alors que celle de M87 c'était il y a quelques années, alors que les collègues ont commencé il y a... Je soupçonne qu'ils ont tout de suite pointé les télescopes vers le centre de notre galaxie. Mais la difficulté, c'est qu'on est en plein dans notre galaxie nous-même. C'est-à-dire que si on observait le centre de notre galaxie, on est obligé d'observer au travers de toute la matière du disque de la galaxie. Et en particulier, ce n'est pas tant les étoiles qui sont gênantes que tout le gaz et toute ce qu'on appelle la poussière, qui sont des particules qui peuvent être des particules d'éthanol, de grosses molécules en fait, qui sont entre nous et le trou noir supermassif, surtout très proches du centre de la galaxie. C'est cette matière-là qui va former les étoiles successives au fur et à mesure de la vie de notre galaxie. Mais si on veut observer le centre de notre galaxie, ça crée un voile qui est impassable, en fait, avec des télescopes optiques habituels. C'est pour ça qu'on va observer dans l'infrarouge les étoiles au centre de notre galaxie ou que là, ils vont observer dans les ondes radio pour construire, reconstruire petit-à-petit cette image du trou noir. Et encore une fois, le fait que le trou noir soit 1000 fois moins massif, ça veut dire qu'il accrète beaucoup moins violemment le gaz. Cela semble confirmer ici que le trou noir au centre de notre galaxie est un peu anémique et qu'il mange du gaz, qu'il l'absorbe mais vraiment à un taux très faible comparé à celui de M87. Et ça rend l'observation d'autant plus difficile parce qu'on n'a pas ce phare au centre de la galaxie qui passerait au travers de la poussière. C'est vraiment un travail fascinant et extraordinaire que mes collègues ont créé au travers d'une collaboration de centaines de personnes. Aussi, sociologiquement, c'est quelque chose de très intéressant d'arriver à coordonner, comme ça, des résultats qui sortent juste un moment bien donné, dans différentes conférences de presse, différents grands instituts impliqués. En fait, on savait déjà qu'il y avait un trou noir au centre de notre galaxie, en particulier grâce aux travaux d'Andrea Ghez, de Reinhard Genzel et de leurs équipes, ils ont eu le prix Nobel il y a quelques années pour justement avoir mesuré de manière très précise, que la quantité de masse au centre de la galaxie dans ce tout petit volume était de 4 millions de fois la masse de notre Soleil, et ça donne une prédiction de la taille que peut avoir ce qu'on appelle l'ombre du trou noir, c'est-à-dire cette partie sombre au centre de l'image qu'on a vu aujourd'hui et les données obtenues par la collaboration EHT montrent qu'on tombe exactement là où on s'attend, c'est-à-dire qu'on a des mesures indirectes de ce que devait être ce trou noir, et maintenant qu'on a une observation de son ombre, en fait l'ombre correspond à la même taille, à la bonne taille pour un objet de cette masse-là. C'est vraiment le début et c'est vrai qu'on en est toujours à essayer de tester la théorie d'Einstein et finalement c'est à la fois excitant qu'elle tienne toujours la route, et puis ça fait un effet répétitif du finalement, pourquoi on s'embête à faire ça, c'est toujours confirmé ! Mais là, on va pouvoir aller plus avant et raffiner des modèles, en particulier sur la physique des trous noirs. On voit que ce trou noir est par exemple en très légère rotation, il semblerait, avec les premières images obtenues. ça permettra de mieux raffiner les modèles qui jusqu'à présent étaient entièrement faits dans des supers ordinateurs. On pourra maintenant les confronter à ces observations. Mes collègues de la collaboration continuent à accumuler les données depuis 2017. Ils ont continué à renforcer la qualité de leurs télescopes en amenant d'autres antennes, en collaborant avec d'autres télescopes. Et donc, on peut espérer petit-à-petit construire un film et commencer à regarder comment est-ce que la matière tombe dans ce trou noir. On ne voit pas la matière qui est tombée au-delà de l'horizon du trou noir, bien sûr. Mais une partie de la matière est réémise en énergie dans un jet. Ce jet, on va enfin pouvoir le tester en détail vers le centre de la galaxie. Il semblerait que ce jet pointe globalement dans notre direction. Est-ce que la direction du jet va changer au cours du temps ? Je pense qu'on est vraiment au début de quelque chose. À très long terme, on va avoir des campagnes répétées d'observations du centre de la galaxie pour vraiment affiner les modèles et essayer de contraindre d'autant plus la physique, à la fois pour tester la physique d'Einstein, effectivement, mais aussi tester la physique de ces environnements extrêmes que sont les trous noirs. Et c'est vraiment l'environnement, à l'heure actuelle, le plus accessible pour nous, pour ensuite comparer aux modèles qui sont développés depuis le début du XXᵉ siècle, justement, avec les théories d'Einstein.

Réalisation : Barbara Vignaux, Olivier Boulanger

Production : Universcience

Année de production : 2022

Durée : 6min49

Accessibilité : sous-titres français