Notre première photo d’un trou noir : ce qu’il faut retenir

« Je suis en train d’observer, sans y croire, à la reconstitution en direct de la toute première image d’un trou noir » – Katie Bouman.

Vous avez certainement entendu parler d’histoires de trous noirs qu’on aurait prit en photo récemment, sans forcément comprendre pourquoi on devrait en parler, de ces trous noirs qu’on arrive à prendre en photo.

Et bien il se trouve que ce mercredi 10 avril 2019 a été témoin d’une grande découverte dans le monde de l’astronomie et dans le monde tout court, puisqu’elle est aussi une nouvelle confirmation de la théorie de la relativité générale d’Einstein. On a réussi pour la première fois dans l’histoire de l’humanité à prendre en photo un trou noir. Des représentations de ce phénomène hors du commun existaient déjà il est vrai, mais elles étaient jusqu’ici numériques, des sortes de reconstitutions de ce à quoi on pensait parler quand on parlait de trous noirs. Je vous en mets ici quelques unes :

Rappelons d’abord brièvement ce que c’’est, un trou noir : Si l’univers était un jeu vidéo, le trou noir en serait son boss final, un boss final qu’on ne peut pas battre qui plus est, car il est immortel. L’apparition des trous noirs supermassifs, au centre des galaxies, reste assez mystérieuse. Les trous noirs dits stellaires sont apparus à l’explosion du noyau d’une étoile massive d’au moins 8 fois la masse du soleil, en fin de vie, qui en s’effondrant sur elle-même va attirer toute la matière qui la composait dans un point infiniment petit en son centre. On se retrouve avec une masse infiniment grande dans un espace infiniment petit, et donc avec une force gravitationnelle énorme. Un trou noir aspire absolument tout ce qui passe près de lui, y compris la lumière qui ne peut même pas s’en échapper. Ils ne sont ni des trous ni noirs, mais « optiquement invisibles », il est impossible de les voir à l’œil nu. Pour plus d’information sur la chose, cliquez ici, nous avons déjà rédigé un article consacré à cet objet céleste.

Mais comment a-t-on fait pour prendre cette photo du trou noir Sagittaire A ?

Et bien il faut savoir qu’on ne l’a pas vraiment prit une photo. On s’est servi d’un réseau de 8 télescopes repartis à travers le monde pour l’observer simultanément, de manière à créer un télescope virtuel de 10 000 m2, ce qui est gigantesque sachant que le diamètre de la terre est de 13 000 km2 environ. Cette observation croisée s’est faite sous le projet nommé Event Horizon Telescope, et on peut dire que c’est un franc un succès. Il fallait une extrême précision pour réaliser ces observations : une dizaine de microsecondes d’angles, « à peu près la taille d’un pamplemousse placé sur la Lune et observé depuis la Terre » selon Frédéric Vincent, chercheur au CNRS et à l’observatoire de Paris. Autre fait très important à savoir : ces observations n’ont pas été réalisées à l’aide de télescopes optiques, ceux auxquels on pense quand on entend le mot, mais avec des instruments capables de détecter les ondes millimétriques émises par l’environnement du trou noir, des radiotélescopes. Ces ondes sont visibles au delà de la palette d’ondes observables à l’œil humain. « Nous avons réussi à transformer un outil mathématique en un objet physique que l’on peut tester, observer et mesurer », nous explique l’un des intervenants de l’une des conférences données pour présenter cette image.

On a observé l’objet céleste par contraste, à partir de son environnement immédiat. Le projet EHT nous donne une image des flots d’accrétion et d’éjection des gaz aux abords du trou noir, qui provoquent beaucoup d’énergie quand ils commencent à être aspirés. Le tout est de placer l’angle d’observation juste aux abords de « l’horizon des évènements », soit la zone à partir de laquelle les objets qui la franchissent partent pour un voyage sans retour pour aller faire un petit bisou fracassant au trou noir qui les aspire. Ce que l’on peut voir, c’est le rayonnement émis par la matière qui gravite autour du trou noir avant d’être aspirée. Elle est déjà très chaude à ce moment là et émet beaucoup de lumière. Photographier le tracé lumineux de ces mouvements permet de redessiner sa silhouette.

En quoi cette photo est-elle si importante ?

A partir de cette photographie, on peut pleinement affirmer que les trous noirs existent comme Albert Einstein le soupçonnait en 1915. Tout concorde avec sa théorie de la relativité générale, y compris la lueur provoquée par la matière commençant à être attirée par ces mastodontes de l’espace. Cette théorie porte sur l’attraction gravitationnelle que l’on observe entre les masses et la déformation de l’espace et du temps qu’elles produisent.

Mieux connaitre cette théorie, savoir ce qui pourrait la limiter et ce qui ne la limite pas a des enjeux et bénéfices multiples. Stephen Hawking nous disait que nous arriverions un jour peut être à relier les théories de la mécanique quantique et de la relativité générale entre elles. En quelques mots, la mécanique quantique s’attache à « observer les phénomènes fondamentaux à l’œuvre dans les systèmes physiques, plus particulièrement à l’échelle atomique et subatomique. », pour citer monsieur Wikipédia de l’académie des sciences. Sur son CV est écrit qu’elle a permit de comprendre la structure de l’atome et d’aider à décrire le comportement des particules élémentaires. Pour faire très court, réussir à lier efficacement ces deux théories (ce qui parait encore possible malgré quelques signes d’incompatibilité), pourrait révolutionner notre vision du monde. Les avancées scientifiques et technologiques que cette association engendrerait seraient à priori un grand pas pour l’humanité. Mais pour l’instant, c’est un petit pas pour la femme que nous avons pu observer suite à cette actu. Un petit pas de plus vers leur reconnaissance, elles qui sont trop peu présentes dans la communauté scientifique car trop peu encouragées à emprunter cette voie, un petit pas, sous les chaussures d’une certaine Katie Bouman.

Mais qui est Katie Bouman ?

C’est elle qui a supervisé le développement de l’algorithme ayant permit la reconstitution de l’image du trou noir que l’on nous a présenté. Ce sont 5 pétaoctets de données qu’il a fallu déchiffrer et assembler, soit l’équivalent de 5000 disque durs d’un téraoctet, pour avoir un ordre de grandeur. Sans son travail, déchiffrer ces données en 2 ans comme il l’a été fait aurait été impossible, elle qui du haut de ses 29 ans est encore « graduate student » au très prestigieux MIT (Massachusetts Institute of Technology). La presse internationale a vite fait de la jeune femme une superstar, tout comme les réseaux sociaux. En effet Katie Bouman incarne pour beaucoup le symbole de toutes ces femmes qui se battent pour briser ce plafond de verre social qui éloigne les femmes des sciences.

Voir qu’elle dispose de la reconnaissance qu’elle mérite donne de l’espoir dans un monde où les femmes de sciences profitent beaucoup moins des retombées de leurs découvertes que les hommes. Ceci avait été théorisé par Margaret Rossiter, historienne des sciences, dans les années 80, on appelle cela l’effet Mathilda. Un montage photo nous montre Katie Bouman et ses piles de disque dur à côté de Margaret Hamilton, qui elle prend la pause avec une pile de livres empilés, contenants les codes qu’elle avait confectionné pour la mission Apollo en 1969. Ces deux femmes ont apporté beaucoup aux sciences, Margaret Hamilton est même parfois surnommée La femme sans laquelle l’homme n’aurait pas marché sur la Lune.

Katie Bouman, après les messages d’encouragement et de félicitation, est maintenant victime d’une campagne de cyberharcèlement. On lui reproche de faire de l’ombre aux 200 autres scientifiques (dont 40 femmes seulement) ayant travaillé sur ce projet. Il est vrai que sa surexposition médiatique la place comme acteur central de cette découverte et joue forcément en défaveur de ceux y ayant participé, mais en aucun cas ce phénomène ne peut être remis en cause au point de créer des faux compte à son effigie, des messages sexistes et haineux et des fake news, où tout est fait pour la discréditer un maximum. Katie Bouman n’a pas souhaité cette popularité soudaine et s’est tout de suite dite mal à l’aise avec cela. La bien-pensance collective qui salue ces femmes qui font avancer les choses dans ce monde d’inégalités a créé cet enthousiasme autour d’elle et c’est une bonne chose, nous lui souhaitons bon courage pour faire face à ce flot de haine, vestige d’une société qui nous l’espérons tend à disparaître un jour ou l’autre. Une société où ces hommes complexés essayant de remettre en place ces femmes d’exception n’existeront presque plus et où le syndrome Mathilda lui aussi, ne sera que poussière.

Maintenant vous savez tout ce que vous avez d’important à savoir sur cette affaire de trou noir, et dieu sait que c’est parfois compliqué à comprendre, les affaires de trou noirs et que dans le cas présent, on expliquait assez peu en quoi cette découverte était d’une importance capitale.

Première Pluie va se remettre à écrire quelques brèves sur l’astronomie afin de vulgariser certaines choses et d’en montrer d’autres qui sont super jolies, immenses, drôles, fun, sympa, chouettes, oufs ou encore super compliquées.

En attendant on vous aime, à plus !!!

Romain Bouvier, chercheur de noms d’étoiles par intérim