Sagittarius A* : le trou noir au cœur de notre galaxie

Depuis votre naissance, un monstre de quatre millions de Soleils se cache à la vue de tous. Il trône au cœur même de la Voie lactée, à 27 000 années-lumière, dans la direction de la constellation du Sagittaire — une région si encombrée d'étoiles et de poussière qu'on ne peut pas le voir à l'œil nu, alors qu'il a toujours été là. C'est un trou noir supermassif baptisé Sagittarius A* (qu'on prononce « Sagittarius A-étoile »). Et le 12 mai 2022, après cinq ans de calculs, l'humanité a enfin pu le regarder droit dans les yeux.

Un télescope grand comme la Terre

On ne peut pas photographier Sgr A* avec un seul télescope. L'ombre du trou noir ne mesure qu'environ 52 micro-secondes d'arc dans le ciel — la taille apparente d'un beignet posé à la surface de la Lune, vu depuis votre jardin. Aucun instrument terrestre n'a la résolution pour cela.

Alors les astronomes en ont fabriqué un avec la planète entière. L'Event Horizon Telescope (EHT) a relié huit observatoires radio dispersés d'Hawaï aux sierras espagnoles jusqu'au pôle Sud, tous braqués sur le centre galactique durant les mêmes nuits d'avril 2017. En enregistrant les ondes radio sur chaque site avec un horodatage à l'horloge atomique, puis en les combinant après coup, le réseau s'est comporté comme une seule antenne presque aussi large que la Terre. Plus l'« antenne » est grande, plus le détail est fin — et il faut précisément une antenne de la taille de la Terre pour distinguer un beignet sur la Lune.

Le hic : les huit sites ont produit tellement de données qu'on ne pouvait pas les transmettre par internet. Des pétaoctets d'enregistrements ont traversé le monde sur des piles de disques durs physiques. Ceux du pôle Sud ont dû attendre la fin de l'hiver antarctique avant qu'un avion puisse seulement venir les chercher.

Pourquoi le trou noir « facile » était le plus dur

C'était le deuxième trou noir jamais photographié. Le premier, dévoilé en 2019, était M87* — un véritable géant 1 500 fois plus massif, niché dans une galaxie à 55 millions d'années-lumière. On pourrait croire que celui de notre propre jardin serait plus simple. Ce fut l'inverse.

Le problème, c'est la vitesse. Le gaz tourbillonne autour d'un trou noir à un rythme proportionnel à sa taille, et Sgr A* est comparativement minuscule. Le gaz en fait le tour en quelques minutes à peine, là où celui de M87* met des jours, voire des semaines. Autrement dit, l'image changeait littéralement pendant que le télescope l'observait — comme essayer de photographier nettement un chiot qui court après sa propre queue. L'équipe a dû inventer de nouvelles techniques et moyenner des milliers d'images pour tirer un portrait stable du flou. Cinq ans de travail pour une seule photo.

Ce que vous regardez vraiment

La fameuse image ressemble à un beignet orange flou, et presque tout le monde la lit de travers. Le centre sombre n'est pas le trou noir. Le trou noir est bien plus petit et se terre au fond de cette obscurité. Ce que vous voyez comme une tache noire, c'est l'ombre — la région où la gravité du trou noir est si extrême que la lumière qui y tombe ne peut jamais s'en échapper pour atteindre votre œil.

L'anneau brillant, c'est la lumière du gaz brûlant qui tourbillonne juste à l'extérieur du point de non-retour, courbée autour du trou noir par sa gravité. Une partie de cette lueur est de la lumière qui a fait le tour par l'arrière du trou noir avant d'être ramenée vers nous au lasso — vous voyez la face cachée du disque rabattue par-dessus le sommet, une image pliée par l'espace-temps lui-même. La taille de cet anneau correspondait presque parfaitement à la relativité générale d'Einstein : une équation vieille d'un siècle passant son épreuve la plus rude au bord de l'abîme.

Le géant tranquille

Voici la partie qui devrait vous tenir éveillé la nuit, dans le bon sens du terme. Sagittarius A* n'est pas un moteur rugissant. À l'échelle des trous noirs supermassifs, il est remarquablement calme — il sirote le gaz plutôt qu'il ne s'en gave, ce qui explique en partie pourquoi il a été si long à capturer. En ce moment même, pendant que vous lisez ces lignes, il est là, silencieux, à ancrer 100 milliards d'étoiles dans le lent et majestueux moulin que nous appelons notre maison.

Chaque étoile que vous avez jamais vue, chaque constellation que vous avez jamais nommée gravite tranquillement autour de ce point sombre dans le Sagittaire — y compris le Soleil, qui vous entraîne, vous et la Terre entière, autour de lui une fois tous les 230 millions d'années. La dernière fois que nous étions exactement de ce côté-ci de la galaxie, les dinosaures n'étaient pas encore apparus. Vous tournez autour d'un trou noir depuis toujours, à environ 800 000 kilomètres à l'heure (près de 230 km/s), sans avoir jamais rien senti.