Les trous noirs sont des superstars de longue date de la science-fiction. Mais leur renommée hollywoodienne est un peu étrange étant donné que personne n'en a jamais vu un - du moins, jusqu'à maintenant. Si tu avais besoin de voir pour croire, puis remercier le télescope Event Horizon (EHT), qui vient de produire la toute première image directe d'un trou noir. Cet exploit incroyable a nécessité une collaboration mondiale pour transformer la Terre en un télescope géant et imager un objet à des milliers de milliards de kilomètres.

Aussi étonnant et révolutionnaire soit-il, le projet EHT ne consiste pas seulement à relever un défi. C'est un test sans précédent pour savoir si les idées d'Einstein sur la nature même de l'espace et du temps tiennent dans des circonstances extrêmes, et regarde de plus près que jamais le rôle des trous noirs dans l'univers.

Pour faire court :Einstein avait raison.

Capturer l'incapable

Un trou noir est une région de l'espace dont la masse est si grande et dense que même la lumière ne peut échapper à son attraction gravitationnelle. Sur le fond noir de l'encre au-delà, en capturer un est une tâche presque impossible. Mais grâce au travail révolutionnaire de Stephen Hawking, nous savons que les masses colossales ne sont pas que des gouffres noirs. Non seulement ils sont capables d'émettre d'énormes jets de plasma, mais leur immense gravité attire des flux de matière dans son noyau.

Lorsque la matière s'approche de l'horizon des événements d'un trou noir – le point auquel même la lumière ne peut s'échapper – elle forme un disque en orbite. La matière dans ce disque convertira une partie de son énergie en friction lorsqu'elle se frottera contre d'autres particules de matière. Cela réchauffe le disque, tout comme nous nous réchauffons les mains par une journée froide en les frottant ensemble. Plus la question est proche, plus le frottement est important. La matière plus proche de l'horizon des événements brille brillamment par la chaleur de centaines de soleils. C'est cette lumière que l'EHT a détectée, avec la "silhouette" du trou noir.

Produire l'image et analyser ces données est une tâche incroyablement difficile. En tant qu'astronome qui étudie les trous noirs dans des galaxies lointaines, Je ne peux généralement même pas imager clairement une seule étoile dans ces galaxies, sans parler du trou noir en leur centre.

L'équipe EHT a décidé de cibler deux des trous noirs supermassifs les plus proches de nous - tous deux dans la grande galaxie de forme elliptique, M87, et en Sagittaire A*, au centre de notre Voie Lactée.

Pour donner une idée de la difficulté de cette tâche, tandis que le trou noir de la Voie lactée a une masse de 4,1 millions de soleils et un diamètre de 60 millions de kilomètres, c'est 250, 614, 750, 218, 665, À 392 kilomètres de la Terre, c'est l'équivalent de voyager de Londres à New York 45 000 milliards de fois. Comme l'a noté l'équipe de l'EHT, c'est comme être à New York et essayer de compter les fossettes sur une balle de golf à Los Angeles, ou imaginer une orange sur la lune.

Pour photographier quelque chose d'aussi loin, l'équipe avait besoin d'un télescope aussi gros que la Terre elle-même. En l'absence d'une machine aussi gargantuesque, l'équipe EHT a connecté des télescopes du monde entier, et ont combiné leurs données. Pour capturer une image précise à une telle distance, les télescopes devaient être stables, et leurs lectures complètement synchronisées.

Pour accomplir cet exploit difficile, l'équipe a utilisé des horloges atomiques si précises qu'elles ne perdent qu'une seconde tous les cent millions d'années. Le 5, 000 téraoctets de données collectées étaient si volumineux qu'il fallait les stocker sur des centaines de disques durs et les livrer physiquement à un supercalculateur, qui a corrigé les différences de temps dans les données et a produit l'image ci-dessus.

La relativité générale justifiée

Avec un sentiment d'excitation, J'ai regardé le flux en direct montrant l'image du trou noir depuis le centre de M87 pour la première fois.

La conclusion initiale la plus importante est qu'Einstein avait raison. De nouveau. Sa théorie de la relativité générale a réussi deux tests sérieux dans les conditions les plus extrêmes de l'univers au cours des dernières années. Ici, La théorie d'Einstein a prédit les observations de M87 avec une précision infaillible, et est apparemment la description correcte de la nature de l'espace, temps, et la gravité.

Les mesures des vitesses de la matière autour du centre du trou noir sont cohérentes avec la proximité de la vitesse de la lumière. A partir de l'image, les scientifiques de l'EHT ont déterminé que le trou noir M87 est 6,5 milliards de fois la masse du Soleil et 40 milliards de km de diamètre, soit plus que l'orbite solaire de 200 ans de Neptune.

Le trou noir de la Voie lactée était trop difficile à imager avec précision cette fois-ci en raison de la variabilité rapide du flux lumineux. Avec un peu de chance, d'autres télescopes seront bientôt ajoutés au réseau de l'EHT, pour obtenir des images toujours plus nettes de ces objets fascinants. Je n'ai aucun doute que dans un avenir proche, nous pourrons contempler le cœur sombre de notre propre galaxie.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.