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Espace : le trou noir au centre de la voie lactée photographié

Un nouveau trou noir a été photographié par des astronomes européens, plus proche de nous que le premier qui avait été révélé en 2019, puisqu'il s'agit cette fois de Sagittarius A. Ce trou noir supermassif n'est autre que celui se trouve au centre de notre galaxie : la voie lactée, c'est par conséquent le plus proche de nous.
 

La première photographie du trou noir de la voie lactée

Un premier trou noir avait déjà été photographié en 2019, mais si les deux photographies sont assez similaires car elles utilisent la même technologie, elles n'ont rien à voir. La première photo concernait un trou noir plus lointain, celui de la galaxie Messier 87 qui se nomme M87* et est situé à environ 50 millions d'années lumières de la Terre.

Cette nouvelle photo est celle du trou noir de notre galaxie, la voie lactée, qui est beaucoup plus proche car situé à seulement 27.000 années lumières du système solaire. Pour autant, qu'il soit proche ou lointain un trou noir reste invisible et on ne peut voir que le halo lumineux qui l'entoure, et encore en déployant des efforts considérables.

D'autant plus que si le trou noir de la galaxie M87 était face à nous, ce n'est pas le cas de celui de la voie lactée puisque nous sommes dans un des ses bras. Il n'était donc pas possible de simplement le photographier de face pour en obtenir une image, ce qui rend l'exploit encore plus grand pour ce second cliché.

C'est comme essayer de photographier ce qu'il y a dans une assiette si vous n'en voyez que la tranche, c'est juste impossible. Il est aussi beaucoup plus petit que celui de M87 donc les gaz enflammés qui l'entourent tournent beaucoup plus vite, autant de défis qu'il a fallu relever pour arriver à le photographier.

Cette photo est une nouvelle fois l'œuvre de l'EHT (Event Horizon Telescope) en collaboration avec un réseau mondial de plusieurs radiotélescopes via la technique de l'interférométrie. L'IRAM (Institut de radioastronomie millimétrique) fondé par le CNRS (France) et la Max Planck Société (Allemagne) a été un des acteurs clé avec son télescope de 30 mètres de diamètre.

Mais ce résultat est collectif et a mobilisé 300 chercheurs répartis sur quelques 80 instituts à travers le monde, il a demandé 5 ans de travail pour réunir, analyser et compiler les données qui ont permis d'obtenir cette photographie de Sagittarius A.

Source : CNRS

Sagittarius A (en haut) et M87* (en bas), crédit images : Event Horizon Telescope Collaboration - ESO
Sagittarius A (en haut) et M87* (en bas), crédit images : Event Horizon Telescope Collaboration - ESO

Sagittarius A (en haut) et M87* (en bas), crédit images : Event Horizon Telescope Collaboration - ESO

Trous noirs, galaxies et distances interstellaires :

Des trous noirs il en existe trois types : les stellaires, les intermédiaires, les supermassifs qui se trouvent au centre des galaxies et pour lesquels on ne sait pas bien comment ils ont pu se former.

Pour la première catégorie c'est simple, une étoile massive s'effondre en fin de vie et créée un trou noir stellaire. Les intermédiaires sont composés de trous noirs qui ont grossi à force d'avaler de la matière, et de la fusion de trous noirs stellaires.

C'est plus compliqué pour les trous noirs supermassifs, car les scientifiques pensent qu'ils sont l'évolution logique des trous noirs intermédiaires. Les trous noirs stellaires grandissent et fusionnent pour devenir intermédiaires et continuent ainsi jusqu'à devenir des trous noirs supermassifs.

Mais leur apparition très tôt après la formation de l'univers ne colle pas avec cette théorie, car le processus serait bien trop long. 

Plusieurs théories tentent d'expliquer cette incohérence, en effet cela pourrait s'expliquer par la densité bien plus importante de la matière et de la chaleur aux débuts de l'univers, puisqu'il est en expansion. Les étoiles auraient été plus grosses et plus chaudes, créant de gros trous noirs plus proches les uns des autres donc qui fusionnent et grandissent plus rapidement.

D'autres pensent (et nous en faisons partie) que les trous noirs se forment directement de l'effondrement d'un nuage de gaz. Nous pensons même (et nous avons sûrement tort) que c'est le trou noir supermassif qui apparait en premier, et que ce sont les résidus de gaz et de matière tournant autour qui deviennent sa galaxie, dans laquelle se forment des étoiles et des systèmes solaires.

Sagittarius A est donc le trou noir supermassif situé au centre la voie lactée, sa masse est d'environ 4 millions de fois celle de notre soleil, qui représente à lui seul 99.86% de la masse du système solaire. Toutes les planètes, lunes et météores qui tournent autour ne représentent que 0.24% de la masse, pour quelque chose comme 0.05% pour la terre.

trous-noirs
crédit image : pixabay (vue d'artiste)

Nous sommes quand on parle astronomie sur des valeurs difficiles à imaginer, le système solaire nous semble gigantesque mais il ne l'est pas tant que ça. Pour comparer, le trou noir de la galaxie Messier 97 fait lui 6 milliards de masses solaires, Sagittarius A est à la fois un géant qui règne sur notre galaxie mais est plutôt chétif à l'échelle de l'univers.

Sa présence au centre de notre galaxie avait déjà été prouvée par l'observation du mouvement des astres les plus proches, dans une petite animation qui confirmait qu'une masse invisible les influençaient. Mais pour les amateurs comme nous, il faut avouer que ces photos sont plus parlantes.

Les échelles dans le domaine de l'astronomie sont littéralement pharamineuses, elles nous obligent à sortir de nos certitudes. Pour l'imager prenons un autre exemple avec la vitesse de la lumière, qui sert à mesurer les distances dans l'espace et sont exprimées en années lumières.

La vitesse de le lumière est de 299.792 kilomètres par seconde, une année lumière c'est donc la distance que parcours la lumière en une année. Amusons nous à la calculer en kilomètres : en 1 minute la lumière parcours presque 18 millions de kilomètres (299.792 x 60 = 17.987.520), en une heure elle parcours 1,79 milliards de kilomètres (17.987.520 x 60).

En un jour elle parcours près de 43 milliards de kilomètres (1,79 x 24 = 42,96) et donc sur une année elle parcours 15.680 milliards de kilomètres (42,96 x 365). Autrement dit la lumière parcours 15.680.400.000.000 de kilomètres en 1 an, c'est la distance d'une année lumière, combien nous faudrait il de temps en voiture ?

Sagittarius A est situé à 27.000 années lumières de la terre, la galaxie M87 est à 50.000.000 d'années lumières de nous, 50 millions de fois 15.680 milliards de kilomètres. Oui ça fait beaucoup, beaucoup, beaucoup de zéros ! Tellement de zéros, que nous sommes obligés de calculer autrement, en années lumières.

D'autant que l'univers est âgé d'environ 13.8 milliards d'années, l'univers observable qui est une sorte de boule cosmique mesure 93 milliards d'années lumières de diamètre. Autant vous dire que ça fait une sacrée boule de pétanque, mais arrêtons nous là car nous allons nous perdre dans tous ces chiffres.

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