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Voir le trou noir au centre de notre galaxie

Pour la première fois, nous avons une image du trou noir supermassif au centre de la galaxie. C'est un grand accomplissement pour la communauté scientifique et cela ouvrira la porte à une nouvelle compréhension des trous noirs. Vous vous souvenez peut-être que nous avons eu la première image d'un trou noir il y a quelques années. Qu'y a-t-il d'intéressant dans cette nouvelle image? Puisqu'elles se ressemblent beaucoup, qu'est-ce que cela nous apprend sur les trous noirs? Et que voyons-nous exactement ici, puisque l'image ressemble simplement à un anneau orange flou?




L'image de gauche est le trou noir supermassif au centre de la galaxie Messier 87 (ou simplement M87), situé à 55 millions d'années-lumière de nous. Cette image a été publiée en 2019 et c'était la première fois que les humains voyaient un trou noir. A droite, on voit le trou noir au centre de notre propre galaxie. Celui-ci est beaucoup plus proche, à "seulement" 27 000 années-lumière de nous! Pour des raisons historiques basées sur la façon dont il a été détecté pour la première fois, le trou noir de notre galaxie s'appelle Sagittarius A*, ou Sgr A*.



Que voit-on sur ces images?

Ces images sont des images radio : le signal a été capté par des radiotélescopes. Les couleurs sont donc fausses - les scientifiques ont simplement décidé d'utiliser une teinte orange - mais la luminosité représente l'intensité du signal (plus c'est brillant sur l'image, plus le signal radio est fort). Les astronomes utilisent des radiotélescopes pour étudier de nombreux objets dans l'univers. On a tendance à penser qu'il nous est possible de capter le son avec des radiotélescopes, mais les ondes radio ne sont pas des ondes sonores. Les ondes radio sont un type de lumière avec différentes longueurs d'onde, ce qui les rend invisibles à l'œil. Alors qu'est-ce qu'on voit exactement? Les ondes radio qui forment le "beigne" ont été détournées par la présence du trou noir au centre. La région noire au milieu représente donc l'emplacement du trou noir, bien que le centre noir de l'image soit plus grand que le trou noir lui-même.



Ces trous noirs sont extrêmement grands - nous les appelons des trous noirs supermassifs! Sgr A* a une masse d'environ 4 millions de soleils et s'étendrait jusqu'à l'orbite de Mercure s'il remplaçait le Soleil. Le trou noir au centre de la galaxie M87 est encore plus impressionnant: environ 1000 fois plus massif et il engloberait tout le système solaire! Cliquez sur l'image ci-dessus pour voir la comparaison.



Que pouvons-nous apprendre de cette nouvelle image?

Nous avons eu la chance de discuter avec la professeure Julie Hlavacek-Larrondo de l'Université de Montréal sur la façon dont cette nouvelle image influencera sa recherche.







Que sont les trous noirs?

Les trous noirs sont des objets d'une extrême densité: beaucoup de masse dans très peu d'espace. Ils ont donc une gravité si intense que rien ne peut s'en échapper, pas même la lumière. C'est pourquoi nous les appelons trous noirs, et pourquoi nous ne pouvions pas les voir jsuqu'à récemment.




La plupart des galaxies semblent avoir des trous noirs extrêmement massifs en leur centre. Nous les appelons trous noirs supermassifs. Ceux-ci ont des masses équivalentes à des millions ou des milliards de fois la masse du Soleil. Il existe d'autres types de trous noirs, beaucoup moins massif : seulement la masse de quelques soleils. Ceux-ci sont créés lorsque les étoiles meurent. Ils sont également très intéressants, mais l'accent est mis ici sur les trous noirs supermassifs puisque ce sont eux que nous pouvons voir!


Comment ces images ont-elles été prises?

Photographier un trou noir est extrêmement complexe! Nous connaissons l'existence des trous noirs depuis qu'Einstein les a prédits pour la première fois il y a plus de 100 ans, mais toutes les observations jusqu'à présent étaient indirectes: nous ne pouvions pas les voir mais nous pouvions voir les effets de leur présence grâce à leur immense gravité. Par exemple, nous pourrions voir des étoiles sur des orbites très serrées autour de rien. On pourrait alors conclure que ce « rien » était un trou noir.


Obtenir les images du trou noir était tout un défi! Il a fallu 8 radiotélescopes, répartis sur 4 continents pour réussir à l'obtenir. En combinant la lumière (les ondes radio dans ce cas) de chacun des radiotélescopes, les scientifiques parviennent à simuler une antenne aussi large que la Terre! Cela nous permet d'obtenir la précision nécessaire pour photographier le trou noir; puisqu'il est très loin, il parait tout petit dans notre ciel. Combiner la lumière de radiotélescopes est un processus qui nécessite une expertise en sciences, en mathématiques et en programmation. Réussir à photographier un trou noir est vraiment une célébration de l'ingéniosité humaine et de ce que nous pouvons accomplir lorsque nous travaillons tous ensemble! Plus de 200 scientifiques ont collaboré à ce projet, dont de nombreux Canadiens.






Pour pousser plus loin

Le trou noir lui-même est infiniment petit, c'est ce qu'on appelle une singularité. Mais on parle souvent de la grosseur du trou noir par ce que les scientifiques appellent l’horizon des évènements. Celui-ci constitue le point de non-retour: tout ce qui croise l’horizon des évènements est prisonnier à jamais du trou noir. Dans la photo du trou noir, la région noire au centre, appelée ombre, est environ 2.5 fois plus grande que l’horizon des événements du trou noir.




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