En 1919, la désormais célèbre expédition d’Eddington s’est aventurée dans l'espace pour voir si la gravité pouvait plier la lumière.
- une thèse majeure de la théorie de la relativité générale d’Einstein.
En observant une éclipse solaire totale, ils ont démontré que le Soleil modifiait la course de la lumière des étoiles, comme prévu
- validant la théorie mondialement connue d'Einstein.
Aujourd'hui, un siècle plus tard, les scientifiques se sont à nouveau penché sur le cas,
à des endroits encore plus éloignés, répartis sur les quatre continents.
Ils repousseront encore une fois les limites de la connaissance astronomique,
testant cette même théorie d’une manière que Einstein n’aurait jamais imaginée.
Leur objectif: prendre en photo un trou noir, quelque chose de tellement ambitieux que ça semblait impossible ...
jusqu'à aujourd'hui!
L'histoire des trous noir commence comme un puzzle.
En 1915, Karl Schwarzschild remarqua que la nouvelle théorie générale de la relativité d’Einstein
prédit l’existence d’objets étranges appelés «singularités».
Des endroits où ses nouvelles équations décrivant la gravité semblaient se détraquer.
À l'intérieur se trouvait un lieu étrange où le temps s'arrêtait et où l'espace devenait infini ...
À l'époque, de nombreux scientifiques, y compris Einstein
les considéraient comme trop étranges pour mériter des recherches sérieuses.
Au cours des cent années qui se sont écoulées depuis, cependant,
les preuves s'empilent pour indiquer qu'il existe des singularités dans notre univers…
... comme des trous noirs.
Un trou noir est l'objet le plus mystérieux de l'univers.
la matière s'y trouve dans un espace si petit et si dense
que la force de gravité empêche même la lumière de s'en échapper.
C’est une porte à sens unique de notre univers.
Nous savons qu'ils sont assis au cœur des galaxies
et ils déterminent comment ces galaxies se développent et meurent, ils engloutissent du gaz et des étoiles.
Ce sont aussi ces objets incroyablement énigmatiques et mystérieux
qui vivent à la frontière entre nos deux grandes théories de la physique:
la relativité générale, qui décrit la gravité
et la mécanique quantique, qui décrit les plus petites choses au monde.
Si vous voulez tester les théories fondamentales de l'univers
vous voulez aller dans les laboratoires les plus extrêmes de l'univers,
et c'est ça un trou noir.
Mais l'observation de ce laboratoire extrême nécessite un instrument extrême.
L’immense gravité des trous noirs est un obstacle à leur visualisation directe.
Aucune lumière ne peut leur échapper et ils sont minuscules -
écrasant d'énormes quantités de matière en petits points d'obscurité.
Alors même que l'existence de ces objets les plus étranges devenait plus largement acceptée,
les observer directement est resté un rêve impossible.
En fait, pour obtenir la résolution nécessaire à l’observation directe des trous noirs,
un seul télescope devrait avoir la taille de la planète Terre
- clairement trop grand pour être réalisable.
Au lieu de cela, les astronomes ont passé des décennies à étudier les effets des trous noirs sur la matière qui les entoure.
Mais le rêve d'obtenir des preuves plus concrètes de l'existence de ces objets exotiques
était trop tentant pour être simplement oublié.
Nous comprenons tous d’un point de vue mathématique qu’il existe des trous noirs,
mais voir réellement quelque chose est une expérience très viscérale
et je pense qu'il est important pour la science et aussi pour nous d'y croire.
À la fin des années 1960, une nouvelle technique a changé l'astronomie.
Appelée interférométrie de base très longue, il a permis à plusieurs télescopes d’observer en équipe
- créant un télescope «virtuel» plus grand, capable de surmonter les contraintes liées à la taille d'un télescope "classique".
Au fur et à mesure que cette méthode se répandait, il devint clair que l'imagerie directe d'un trou noir était une possibilité réelle.
En 2009, le projet Event Horizon Telescope, EHT, est né
- pour poursuivre cet objectif passionnant.
La collaboration du Télescope Event Horizon est une collaboration de scientifiques du monde entier.
de nombreux pays, continents et institutions
afin de faire un télescope de la taille de la Terre, en nous donnant la plus haute résolution possible
cela est actuellement réalisable avec des télescopes de toutes sortes.
Dès le début, il était clair que l’ISE se heurterait à des obstacles uniques.
Mais «voir, c'est croire», et l'équipe s'est dévouée à révéler un trou noir pour la première fois.
Pour le créer, huit télescopes à travers le monde ont été reliés.
L'ESO joue un rôle clé dans deux de ces télescopes, tous deux situés sur le plateau de Chajnantor au Chili:
le réseau Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array - ALMA -
et l'Atacama Pathfinder Experiment, connue sous le nom d'APEX.
Les autres télescopes qui composent l’EHT sont le télescope IRAM de 30 mètres en Espagne,
le Large millimetric Telescope au Mexique,
Le Submilimeter Telescope en Arizona,
Le James Clerk Maxwell Telescope
et le Submillimeter Array , tous deux à Hawai
Et enfin le South Pole Telescope en antarctique.
Ensemble, ils peuvent obtenir une résolution équivalent à la lecture d'un journal à Paris alors que vous êtes assis à New York.
Les immenses défis du projet sont rapidement apparus.clairement.
Les télescopes, étant tous des instruments très perfectionnés, n'étaient pas conçus pour fonctionner ensemble.
Les faire fonctionner ensemble en tant qu'interféromètre interconnecté a nécessité une énorme équipe.
On y trouve des ingénieurs, des observateurs, des théoriciens, et ils travaillent tous ensemble,
non seulement pour visualiser l’horizon des événements d’un trou noir, mais aussi pour comprendre ce que nous voyons.
Le projet a rassemblé plus de 200 scientifiques de plus de 100 institutions,
qui ont tous dû s'accorder lors de la construction de cette toute nouvelle organisation.
La coordination d'une équipe aussi nombreuse répartie dans le monde entier n'était qu'un des nombreux et importants défis.
Avec un projet qui établit de nouvelles références en matière d'ingéniosité humaine, il y a encore beaucoup à faire pour que les choses ne tournent mal.
Et, un pas après l'autre, ils l'ont fait ...
Pannes d'équipement ... Pannes d'alimentation ... Pas assez de disques durs pour stocker des données ...
Croyez-le ou non, à un moment donné, certains scientifiques ont même été tenus sous la menace d'armes à feu lors de leurs observations ...
Bientôt, le projet était dans une situation désespérée ...
Les emplacements du télescope présentaient également d’énormes défis pratiques.
Les environnements les plus propices à l'observation du ciel nocturne sont souvent les endroits les plus difficiles pour la construction d'observatoires.
Les télescopes de l'EHT ne font pas exception.
Leurs sites distants sont dispersés sur quatre continents,
y compris des observatoires dans le désert stérile d’Atacama au Chili,
sur un plateau glacé en Antarctique
ou sur un volcan en sommeil à Hawaii.
Tous ces télescopes sont situés loin de la civilisation,
où les lumières de la ville ne polluent pas le ciel nocturne.
Mais, pour les astronomes qui se sont aventurés jusqu'aux télescopes pour prendre les données,
l'isolement était le cadet de leurs soucis
Les endroits très secs à haute altitude sont idéaux pour les observations,
puisqu'ils évitent que la vapeur d'eau dans l'atmosphère interfère avec la lumière provenant d'objets astronomiques.
à 5000 mètres d'altitude dans le désert aride d'Atacama, au Chili,
un endroit tellement inhospitalier qu’il sert de terrain d’essai pour les rovers martiens.
Les personnes travaillant ici ont dû utiliser des réservoirs d'oxygène, l'air n'étant pas assez dense pour pouvoir respirer.
Les observateurs du télescope James Clerk Maxwell ont également partagé les dangers du mal d'altitude.
et le Submillimetric Array situé près du sommet du volcan en sommeil Mauna Kea.
Dans cet endroit exposé au-dessus du niveau de la mer,
les astronomes couraient le risque d'une déshydratation grave et d'une insolation.
À l'extrême opposé de l'échelle de température,
les observateurs au South Pole Telescope en Antarctique
ont dû supporter des températures inférieures à zéro degrés pendant de longues périodes.
Ici, il y avait des défis uniques;
en hiver, le soleil ne se lève jamais au-dessus de l'horizon,
créant une nuit qui dure pendant des mois.
Merveilleux pour les télescopes, mais les humains en souffrent psychologiquement.
Des nuits blanches passées à travailler dans ces régions hostiles.
Après presque une décennie de préparation, l'EHT était enfin prêt
à utiliser les huit télescopes comme un seul instrument.
Le 5 avril 2017, l’EHT visait pour la première fois la cible choisie, la M87 *,
le trou noir au centre de l'énorme galaxie Messier 87, à environ 55 millions d'années lumière de la Terre.
Tenter de scruter le cœur sombre d'une galaxie à des dizaines de millions d'années-lumière
pourrait sembler être un choix étrange.
Il existe beaucoup de trous noirs plus proches de nous.
Mais M87 * a été soigneusement sélectionné.
Il y avait deux gros avantages:
C’est l’un des plus gros trous noirs connus
donnant aux astronomes une meilleure chance de le voir que de plus petits trous noirs dans notre voisinage;
et n’est pas trop loin au nord ou au sud dans le ciel
- une donnée cruciale si les télescopes du monde entier doivent l'observer en même temps.
Lorsque ces nuits d'observation sans sommeil se sont terminées, une nouvelle phase de travail a débuté.
Pour savoir ce qu’ils ont vu
les scientifiques ont dû soigneusement combiner et analyser les données.
Deux centres de calcul, l'un en Europe et l'autre aux États-Unis,
ont combiné une quantité stupéfiante de données
- environ 350 téraoctets par jour pour chaque télescope.
Les données devaient être synchronisées par des horloges atomiques si précises
qu'elles ne perdent qu'1 seconde tous les 10 millions d'années
puis transportées sur des disques durs spécifiques remplis d'hélium.
Porter à la main cette précieuse cargaison peut sembler être une solution techniquement dépassée,
mais les disques contenaient tellement de données que les déplacer manuellement était,
parfois, la transmission de données la plus rapide de l'histoire.
Après d'innombrables heures de travail sur les données, une image a commencé à prendre forme.
Cette image révélerait à des centaines de scientifiques si des décennies de travail avaient atteint l'inaccessible,
ou si il avait été en vain.
Bien que les trous noirs eux-mêmes soient complètement sombres,
ils influencent le trajet des photons se déplaçant dans leur voisinage
et laissent une signature indubitable sur la lumière du disque d'accrétion entourant le trou noir
- un grand disque de matière s'enroulant progressivement vers son hôte
La matière en suspend devient très concentrée,
provoquant des frictions toujours plus chaudes jusqu'à former un plasma rougeoyant.
Le trajet de la lumière émise par ce gaz incandescent est déterminé par le trou noir:
la lumière qui passe près d'elle est courbée par l'énorme gravité, longeant les bords,
la lumière passant trop près est capturée, pour ne plus jamais s'échapper.
Vu de la Terre avec des radiotélescopes,
ces effets se manifestent par l'ombre d'un trou noir
- une région centrale sombre se découpant sur le plasma lumineux.
Après 2 ans de calculs laborieux, l'image était enfin prête….
Bien que pris de la distance stupéfiante de 55 millions d'années-lumière,
l'image révélait une structure en anneau avec une région centrale sombre.
Pour la première fois dans l'histoire: l'ombre d'un trou noir!
Et puis nous regardons notre première source et nous voyons cet anneau.
Nous voyons l'horizon des événements et nous voyons cette ombre, cette région sombre et vous savez immédiatement
nous observons un horizon des événements au niveau d'un trou noir de toutes parts à la fois devant nous..
Nous voyons une région où le temps s’arrête.
C'est une partie très différente de l'univers que nous voyons pour la toute première fois.
Je veux dire que c'est exactement ce que nous recherchions, mais après huit ans
et tout ce long processus, quelques semaines d’imagerie et ils nous ont montré exactement ce que nous voulions.
Je ne pouvais pas y croire.
Eh bien, je dois dire que cela a pris une nouvelle importance maintenant,
car nous avons en fait des images qui ressemblent aux simulations.
Il existe une extraordinaire confluence entre théorie et expérience
et cela promet d’énormes progrès à l’horizon.
Cette aboutissement historique est une étape majeure dans notre compréhension de l'évolution de l’Univers,
et crée également un nouveau précédent pour la collaboration mondiale dans la recherche scientifique.
L’une des choses les plus exaltantes pour moi est l’équipe que nous avons construite,
et le fait que nous fassions quelque chose que l'on nous a dit impossible.
et quand vous parvenez au final à faire une chose que l'on vous a dit impossible à faire... c'est un sentiment incroyable.
et je pense que toute l’équipe est très fière d’avoir accompli quelque chose comme ça.
Ce n’est pas juste pour nous, c’est pour tout le monde.
Comme l'EHT est élargi
cela nous permettra de sonder les questions profondes qui font que les chercheurs sont attirés par les trous noirs:
dans quelle mesure nos lois de la physique tiennent-elles dans les conditions les plus extrêmes que nous connaissons?
Comment fonctionne la mécanique des gaz, des radiations et des particules autour d'un trou noir?
Quelles théories sont correctes et lesquelles se déliteront avec des observations plus précises?
Seul le temps nous dira quels mystères l'EHT va révéler.
Transcrit par l'ESO; Traduit par - geekzone