Le trou noir M87*, une ombre du néant

L’image a fait le tour de la planète. Elle a été proposée ce mercredi 10 avril par un consortium d’observatoires professionnels baptisé EHT (pour Event Horizon Telescope, ou Télescope d’Horizon Événementiel). Elle est baptisée ‘première photo d’un trou noir’. Un titre pour le moins suspect : un trou noir est en effet, du point de vue gravitationnel, un avale-tout tel que rien ne subsiste dans son environnement ; et, du point de vue lumineux, un être tel qu’aucune lumière ne peut en sortir. Le première photo de ce rien absolu relève donc du paradoxe, ou de l’oxymore, c’est selon. Disons que ce serait Corneille réactualisé, comme si, effectivement, une « obscure clarté » tombait des étoiles, comme dans les récits du Cid.

Le mathématicien Laplace  formule la première hypothèse de ‘trou noir’ (1796)

L’histoire vaut d’en être contée. Quant au concept, tout d’abord. Dans la première édition de son Exposition du Système du Monde (1796), le mathématicien Pierre-Simon de Laplace imaginait un corps céleste dont la masse serait telle, que les forces de gravitation empêcheraient toute sortie d’un rayon lumineux. D’où cet apparent paradoxe consistant à concevoir que « les plus grands corps lumineux » du cosmos « puissent, par cette cause, être invisibles ».

Cette première hypothèse de ‘trou noir’ ne retint guère l’attention des collègues de Laplace. Il est vrai qu’à l’époque, un répertoire d’objets lumineux étranges inventoriés par Charles Messier, astronome de la Marine, tenait pour acquis que les amas stellaires et autres formations géométriques, comme la nébuleuse M31 (= celle de la constellation d’Andromède, n°31 du catalogue Messier) ou la M87 (dans la constellation de la Vierge), appartenaient toutes et tous à notre Galaxie, laquelle était réputée emplir tout l’espace cosmique. Il était difficile, dans ces conditions, de pousser l’imagination vers un cosmos de dimensions restreintes, percé ici et là de ‘trous’ avalant tout leur environnement. Combien de temps le cosmos observable pourrait-il tenir dans de telles conditions, s’il avait été supposément parsemé de bondes d’éviers avalant la matière cosmique de leur environnement ?

Les dimensions du monde cosmique considérablement démultipliées

Il fallut attendre les années 1919 et suivantes pour que les mesures effectuées au Mont Wilson (Californie) avec les télescopes de Hale (1,5 m) et de Hooker (2,5m) – tous deux équipés de miroirs de l’ordre de la tonne construits en France par Saint-Gobain) – montrent que la plupart des objets inventoriés par Messier et ses successeurs étaient situés non au dedans mais au dehors de notre Galaxie. Les dimensions du monde cosmique s’en trouvaient d’un coup considérablement démultipliées, et des objets singuliers tels que des trous noirs pouvaient à nouveau y prendre place – au moins en théorie – sans risquer de désorganiser le fragile équilibre d’un cosmos aux dimensions jusqu’alors trop restreintes pour en accepter le concept.

Les équations de la relativité donnèrent à ces objets une tenue nouvelle par rapport à celle autorisée par la mécanique newtonienne classique, ce dont profita notamment la nébuleuse M87 de la constellation de la Vierge, repérée par Messier en 1781. M87 attendit néanmoins 1956 pour être considérée non comme un simple halo, mais comme une vraie galaxie assortie d’une mécanique propre. Qui dit mécanique, dit action gravitationnelle, et il apparut rapidement que les mouvements propres des astres composant M87 s’organisaient probablement autour d’un trou noir central dirigeant le mouvement des corps astraux de sa périphérie. C’est ce centre galactique qui a été photographié et proposé ce mercredi comme ‘premier trou noir’, sous le nom de code de M87*.

Une image reconstituée

Il ne s’agit pas d’une photo directe, car l’objet situé à quelque 53 millions d’années-lumière est trop petit à l’horizon pour être cliché directement. L’image publiée cette semaine est en fait la reconstitution par ordinateur de la partie centrale de dix clichés pris par quatre observatoires européens, quatre nord-américains, un sud-américain et un antarctique. Une technique dite d’interférométrie permet de reconstituer des parties intermédiaires entre des clichés pris sur notre planète à plusieurs milliers de kilomètres de distance les uns des autres. Ils montrent, après un long traitement informatique, un halo lumineux irrégulier, entourant une partie centrale noire. Le noir, c’est le rien, et le rien, c’est le trou. Le cliché – en tout point remarquable par le travail technique qui en a permis l’élaboration – montre ainsi non un positif, comme le serait une photo de la Lune, mais le négatif d’une négation, où il ne se passe rien d’observable. Et c’est déjà beaucoup, de l’avoir ainsi observé…

Jean-François Gautier

Crédit photo : DR
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