PREMIÈRE IMAGE DU TROU NOIR DE NOTRE GALAXIE

Le 12 mai 2022, la collaboration du réseau international de radiotélescopes EHT (Event Horizon Telescope) a révélé au public l’image de Sagittarius A* (SgrA*), le trou noir supermassif situé au centre de notre Galaxie (la Voie lactée), à 27 000 années-lumière de la Terre. Avant cette date, son existence n’était déduite qu’indirectement : soit à partir d’émissions électromagnétiques dans les domaines radio et infrarouge ; soit par l’observation des trajectoires d’étoiles orbitant à grande vitesse autour d’une importante masse invisible. C’est la seconde image télescopique que l’on obtient de ce type d’astre défini par un « horizon des événements » (d’où le nom du télescope EHT) et de son environnement proche.

Une reconstruction difficile

C’est le trou noir M87*, situé au centre de la galaxie elliptique géante M87 distante de la Terre de 55 millions d’années-lumière, qui a fait l’objet de la toute première image télescopique d’un trou noir. Celle-ci a été dévoilée en avril 2019 par la collaboration EHT.  

La campagne d’observation de M87* et SgrA* a été menée en avril 2017. Les données concernant SgrA* ont nécessité cinq années d’analyse – contre deux pour M87* – en raison du fait que, durant le temps de pose des observations (de l’ordre de quelques heures), l’émission lumineuse du disque de gaz autour de SgrA* est très variable, alors que celle autour de M87* est presque figée. La raison tient à ce que SgrA* a une masse environ 1 500 fois plus faible que M87* (4,1 millions de masses solaires contre 6,4 milliards), de sorte que sa variabilité lumineuse est de quelques dizaines de secondes contre plusieurs heures pour M87*. Tenter de capturer une image correcte de SgrA* dans un temps de pose de plusieurs heures, tandis que la luminosité et la configuration du gaz environnant varient si rapidement, revient à tenter de prendre une photographie nette d’un chiot courant après sa queue… Il a donc fallu un travail considérable d’intégration des données et la comparaison avec des milliers de simulations numériques pour reconstruire une image « moyenne » de SgrA* suffisamment précise.

Afin d’atteindre la résolution angulaire nécessaire pour imager SgrA* et M87*, équivalente à l’angle minuscule sous lequel on verrait depuis la Terre une pomme sur la Lune, l’EHT a utilisé un réseau de radiotélescopes s’étendant de l’Antarctique à l’Amérique du Nord, en passant par le Chili, les îles Hawaii et l’Europe, de façon à constituer l’équivalent d’un télescope virtuel géant de la taille du diamètre de la Terre, fonctionnant en mode interférométrique.

Ces deux images se ressemblent beaucoup : au centre, une ombre noire, image de l’horizon des événements agrandie d’un facteur 2,6 en raison d’un effet de lentille gravitationnelle, entourée d’une couronne lumineuse jaune orangé présentant des taches plus brillantes. Une des différences est l'apparence de trois taches plus brillantes bien séparées dans l'anneau de lumière de SgrA*, alors que celui de M87 n’en présente que deux contiguës. De même, l'ombre centrale paraît moins ronde pour SgrA*, sans doute en raison du grand nombre d'images qu’il a fallu intégrer pendant les heures d'observation.