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Mystérieux, parfois effrayants… Les trous noirs fascinent. Depuis 2017, les scientifiques sont parvenus à en photographier deux, et ainsi à prouver définitivement l’existence de ces objets. L’astrophysicien Eric Lagadec raconte dans Code source leur découverte.
Direction de la rédaction : Pierre Chausse - Rédacteur en chef : Jules Lavie - Reporter : Ambre Rosala - Présentation : Thibault Lambert - Production : Lolla Sauty, Clara Garnier Amouroux et Raphaël Pueyo - Réalisation et mixage : Pierre Chaffanjon - Musiques : Audio Network, Epidemic Sound - Identité graphique : Upian
Archives : INA, EHT.
Retrouvez ce podcast sur : https://www.leparisien.fr/podcasts/code-source/espace-lodyssee-des-trous-noirs-de-leur-decouverte-a-la-preuve-par-limage-28-07-2022-ZUEMK4PZORADNCI6B4D3LZH3CY.php
#trounoir #astronomie
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00:02Bonjour, c'est Thibault Lambert et vous écoutez Code Source, le podcast d'actualité du Parisien.
00:12C'est l'une des images les plus spectaculaires de cette année 2022.
00:16Le jeudi 12 mai, on a pu voir pour la toute première fois la photo du gigantesque trou noir situé
00:22au cœur de notre galaxie à 27 000 années-lumière de la Terre.
00:27Il fait près de 4 millions de fois la masse de notre Soleil.
00:31C'est seulement la deuxième fois dans l'histoire que les scientifiques obtiennent une image aussi nette d'un trou
00:36noir.
00:37Alors ça nous a donné envie dans Code Source de vous raconter ce que l'on sait à ce jour
00:41de ces mystérieux objets et comment ils ont été découverts petit à petit.
00:46Nous recevons pour cet épisode Eric Lagadec, astrophysicien, il travaille à l'Observatoire de la Côte d'Azur à Nice.
01:03Eric Lagadec, vous observez notre univers depuis plus de 20 ans. D'abord, qu'est-ce qui vous a donné
01:08envie de faire ce métier ?
01:09Je pense que ce qui m'a donné envie de faire ce métier, c'est de la curiosité. J'ai
01:13toujours aimé me poser des questions, essayer de trouver des réponses à ces questions.
01:17J'ai eu la chance de grandir dans un endroit à la campagne en Bretagne.
01:21Les soirs où il n'y avait pas de nuages, le ciel était extraordinaire. Je pouvais vraiment voir la voie
01:24lactée.
01:24Je me souviens depuis tout petit de voir ce ciel dans mon petit village de Cisins, dans le Finistère, de
01:29me dire que c'est vraiment extraordinaire.
01:30Et qu'est-ce que c'est que tous ces petits points qu'on voit là, justement ? C'est
01:33ce que j'ai décidé d'étudier. Je trouve que ça fait 20 ans que je le fais.
01:37J'ai toujours autant de plaisir à le faire et j'espère que j'aurai encore pendant au moins 20
01:40ans.
01:41Sur Twitter, vous avez confié qu'à chaque fois que vous parlez de votre métier à des personnes que vous
01:45rencontrez, par exemple, elles finissent toutes par vous poser des questions sur les trous noirs.
01:51Exactement. Je donne beaucoup de conférences grand public et je ne parle pas de trous noirs. Je parle souvent de
01:55ma spécialité qui est la poussière d'étoiles.
01:57Et ça ne manque pas. Il y a toujours quelqu'un qui pose une question sur ces objets qui fascinent.
02:01Il y a eu beaucoup de films de science-fiction où on avait des trous noirs. Ça a marqué l
02:05'imaginaire de tous les humains.
02:06Je pense que ça fait rêver. C'est des objets assez étonnants. C'est difficile pour notre cerveau même d
02:10'imaginer ce qu'est un trou noir.
02:12C'est quelque chose qui semble tellement irréaliste, en fait.
02:14Est-ce qu'on sait combien il y a de trous noirs dans l'univers ?
02:16Les dernières études semblent indiquer qu'il y aurait 40 milliards de milliards de trous noirs dans l'univers observable.
02:23Rien que la partie de l'univers qu'on peut observer, il y en aurait déjà 40 milliards de milliards.
02:26Et j'aime bien dire que si on pointe plus ou moins au hasard dans le ciel, notre doigt devrait
02:30pointer pas trop loin d'un trou noir.
02:34Eric Lagadec, vous allez nous raconter l'histoire de la découverte des trous noirs du moment où l'on a
02:40supposé leur existence jusqu'à aujourd'hui.
02:42Vous allez nous en apprendre plus sur leurs caractéristiques. Mais d'abord, rappelez-nous rapidement ce qu'est un trou
02:48noir.
02:49C'est un objet où la gravité est tellement forte que rien ne peut s'en échapper, même pas la
02:54lumière. Donc si on y rentre, on ne peut plus en ressortir.
02:56Les trous noirs, par définition, ne se voient pas. C'est pour ça qu'il est difficile de les trouver.
03:01Exactement, ils ne se voient pas, mais il y a quand même des traces dans l'univers. On peut voir
03:04ce qui se passe autour avec des étoiles ou du gaz, par exemple, qui vont être influencés par ces trous
03:08noirs.
03:09Pour bien comprendre comment les trous noirs agissent sur notre univers, il faut d'abord remonter des centaines d'années
03:15en arrière.
03:15Au XVIIe siècle, le physicien anglais Isaac Newton expose une théorie très importante, la théorie de la gravitation. Que dit
03:24cette théorie ?
03:25Elle dit que les masses s'attirent, donc plus un objet est massif, plus il va attirer un autre objet.
03:29L'attraction entre deux objets va dépendre de la distance. Si on lance un boulet de canon, il va retomber.
03:34Si on le lance très fort, il va retomber de très loin. Ce qui va faire, c'est qu'il
03:37va partir en orbite autour de la Terre.
03:39Et si on le lance à une vitesse encore plus forte, qu'on appelle la vitesse d'échappement, il va
03:43pouvoir s'échapper à la gravitation de la Terre et partir, ne plus être attiré du tout par notre planète
03:48Terre, par la gravité de la Terre.
03:49Donc la vitesse d'échappement, c'est la vitesse qui nous permet de pouvoir, par exemple, s'enfuir de la
03:54Terre sans être attiré par son centre, c'est ça ?
03:57Exactement. Pour la Terre, il faudrait réussir à aller à la vitesse de 11 km par seconde. Je ne sais
04:02pas si vous imaginez, c'est une vitesse assez forte quand même, c'est ce que font les fusées.
04:05Pour s'échapper du Soleil, dont la gravité est plus forte, il faut savoir que le Soleil contient plus de
04:0999% de la masse de tout le système solaire, pour s'échapper du Soleil, il faudrait aller à 620
04:15km par seconde.
04:16Plus d'un siècle plus tard, un astronome anglais, John Mitchell, propose l'existence des trous noirs. Que dit sa
04:22théorie ?
04:23Il se dit qu'il y a une certaine vitesse d'échappement qui va dépendre de la densité de l
04:27'objet, c'est-à-dire de sa masse et de son rayon.
04:29Plus l'objet est petit et massif, plus ça va être compliqué de s'échapper.
04:34Il se dit qu'il y a peut-être des objets pour lesquels il faudrait aller encore plus vite et
04:38aller jusqu'à 300 000 km par seconde, qui est la vitesse de la lumière.
04:41Donc il y a peut-être potentiellement des objets dont la vitesse d'échappement, dont la vitesse qui permet de
04:45s'en échapper, serait plus grande que la vitesse de la lumière et du coup, rien ne pourrait en sortir.
04:49A l'époque, on ne sait pas si ces objets peuvent exister, donc c'est une curiosité mathématique, mais dans
04:54l'univers, on ne s'imagine pas que ça existe.
04:59On fait un saut dans le temps, au début du XXe siècle, c'est à ce moment-là que le
05:03physicien Albert Einstein effectue ses recherches.
05:06En 1915, il propose une théorie appelée la théorie de la relativité générale, dans laquelle il suppose que l'espace
05:15et le temps ne sont pas réguliers dans l'univers,
05:18ils sont en quelque sorte déformés par les objets qui le composent.
05:22Concrètement, qu'est-ce que ça veut dire ?
05:24Une image qu'on ressort souvent, qui n'est pas forcément juste, mais qui permet un petit peu de comprendre
05:28ce qui se passe,
05:29c'est, imaginez, on prend une nappe qu'on tend, et si vous mettez quelque chose sur la nappe, la
05:33nappe, elle va se plier.
05:34Si vous mettez une petite boule de golf, par exemple, au milieu, elle va se plier un petit peu,
05:39si vous mettez une boule de pétanque, ça va faire un trou de plus en plus important,
05:41et plus la masse va être grande, plus cette nappe va être pliée.
05:45C'est un petit peu ce qu'on imagine avec la relativité générale, c'est-à-dire que plus un
05:49objet est massif,
05:50plus il va courber l'espace-temps, et plus ça va apporter des déformations qui sont étonnantes,
05:54qui vont courber à la fois l'espace et le temps, donc la façon dont le temps se passe va
05:59être différente
05:59suivant où on est, mais aussi où on observe.
06:05Que dit cette théorie à propos des trous noirs, justement ?
06:08Cette théorie dit que les trous noirs ont une masse tellement grande qu'ils vont tellement déformer l'espace-temps
06:13qu'ils vont creuser un trou. Une fois qu'on y rentre, on ne peut plus en ressortir.
06:16Et à l'époque, du coup, cette théorie permet même d'imaginer déjà à quoi pourrait ressembler un trou noir.
06:21Oui, et d'ailleurs, c'est même un Français qui a fait les premières simulations d'un trou noir,
06:24qui s'appelle Jean-Pierre Luminet. Donc on a un disque avec du gaz très chaud autour,
06:29on voit des sortes de gaz qui passent au-dessus, en-dessous, qui forment cette sorte de structure avec une
06:34sorte de boule avec un disque autour.
06:38Toujours selon cette théorie, qu'est-ce qu'il se passe si un objet, ou même un être humain, s
06:43'approche trop près d'un trou noir ?
06:45Si on s'approche, on est attiré par la gravitation du trou noir,
06:48et à un moment, on va passer une surface qui s'appelle l'horizon des événements.
06:52Et une fois qu'on a passé cette surface, on ne peut plus revenir en arrière.
06:57On est attiré vers le centre du trou noir, on ne sait pas ce qui se passe au centre.
06:59Mais ce qui est intéressant, c'est qu'il y a deux façons de voir.
07:02Donc pour la personne qui rentre dans le trou noir, le temps se passe normalement.
07:06Pour la personne qui observe de loin la personne qui rentre dans le trou noir,
07:10le temps ne se passe pas de la même manière.
07:12Ce qui fait que quand la personne rentre dans le trou noir, l'observateur voit une image figée,
07:16donc le temps ralentit.
07:17Et on voit cette image figée de la personne à la surface du trou noir,
07:20qui devrait durer quasiment une éternité.
07:23Cette image reste figée jusqu'à la nuit des temps.
07:25Mais cette théorie ne répond pas à la question, qu'est-ce qu'il y a au centre d'un
07:29trou noir ?
07:30Au centre d'un trou noir, on a quelque chose à la fois de très petit et très massif.
07:34La physique actuelle n'est pas capable d'expliquer ce qu'il y a au centre de ce trou noir,
07:37cette singularité qui est quelque chose qu'on ne connaît pas encore.
07:43Dans les années qui suivent cette théorie d'Einstein,
07:45les scientifiques cherchent à savoir ce qui pourrait donner naissance à ces potentiels trous noirs.
07:51Exactement, parce que là on se dit, peut-être que ces objets pourraient exister,
07:54mais comment se forment-ils ?
07:56C'est un Américain qui s'appelle Oppenheimer,
07:58qui fait des calculs et prédit que si on a une étoile qui s'effondre sur elle-même,
08:02parce que pour avoir un trou noir, il faut avoir quelque chose de très massif et très petit,
08:05donc si l'étoile s'effondre sur elle-même,
08:07on pourrait concentrer une grande masse dans un tout petit volume,
08:09et ça serait peut-être un trou noir.
08:11En 1963, un astronome néerlandais, Martin Schmitt,
08:15fait une grande découverte en observant un objet brillant dans le ciel.
08:20Ce qu'il fait, c'est qu'il décompose la lumière de cet objet,
08:23il se rend compte que c'est un objet qui s'éloigne très fortement de nous,
08:25et il peut en déterminer la masse,
08:27et il se rend compte que c'est quelque chose de très compact,
08:29et qui fait plusieurs millions de fois la masse du Soleil.
08:32C'est des trous noirs dits super massifs,
08:34et il se rend compte que quasiment au centre de chaque galaxie, il y en a.
08:37Donc s'il y en a un au centre de chaque galaxie,
08:39ça veut dire que même nous, les humains, nous tournons autour d'un trou noir ?
08:43Oui, je pense que tout le monde sait que la Terre tourne autour du Soleil.
08:47Le Soleil tourne aussi autour d'un trou noir qui fait 4 millions de fois la masse du Soleil,
08:52et qui se trouve au centre de notre galaxie, la Voie lactée.
08:54Pour autant, ce trou noir est-il dangereux pour nous ?
08:57Pas du tout, il y a beaucoup de choses bien plus dangereuses que le trou noir.
09:00J'aime bien dire que les trous noirs ne sont pas des aspirateurs géants,
09:03ils ne vont pas tout aspirer, il ne faut juste pas trop s'en approcher.
09:05Et il se trouve qu'il n'y en a aucun très proche de nous,
09:07donc il n'y a aucun danger avec les trous noirs.
09:09Dans les années 70, plusieurs chercheurs parviennent à identifier le trou noir
09:13qui se niche au centre de notre galaxie, la Voie lactée,
09:17baptisée une dizaine d'années plus tard, Sagittarius A étoile.
09:21Mais quel est donc l'étrange objet qui trône au cœur de notre galaxie ?
09:24Depuis une vingtaine d'années, les astronomes se posaient la question.
09:27Aujourd'hui, ils sont formels, il s'agit d'un gigantesque trou noir,
09:31baptisé Sagittarius A.
09:33Eric Lagadec, Sagittarius A étoile, appartient à une catégorie de trous noirs
09:37dits supermassifs.
09:39Ça veut dire quoi ?
09:40C'est du fait que c'était une source d'ondes radio dans la direction du Sagittaire.
09:45Le Sagittaire, c'est une constellation,
09:47et c'est aussi là que se trouve le centre de la galaxie.
09:49Et A, parce que c'était la première,
09:51et l'étoile, c'était parce que c'était quelque chose d'assez extraordinaire.
09:53Donc ils ont rajouté la petite étoile à côté pour dire qu'il y avait une source assez extraordinaire.
09:57La recherche fut longue et éprouvante pour une simple raison,
09:59un trou noir capture tout, même la lumière.
10:02On ne peut donc pas le voir.
10:05On le rappelle, ce trou noir est invisible, puisque par définition, aucune lumière ne s'en échappe.
10:10Pourtant, ce qui l'entoure brille très fortement.
10:13Ce qui se passe, c'est qu'autour du trou noir, il y a du gaz,
10:15du gaz qui est chauffé par ce trou noir,
10:16et qui du coup brille dans différentes couleurs,
10:19et qui peut être observé justement.
10:26Au milieu des années 2000, plusieurs observatoires à travers le monde décident de se réunir
10:31dans un consortium baptisé Event Horizon Telescope,
10:35en français, le télescope de l'horizon des événements.
10:38Ils veulent réussir à obtenir la première photo d'un trou noir.
10:42Pourquoi c'est important ?
10:44Déjà, avant de faire une photo, il y a eu des travaux extraordinaires
10:46qui ont conduit au prix Nobel de physique il y a quelques années.
10:49C'est des gens, ils ont étudié le mouvement des étoiles autour de ce trou noir.
10:52Et en étudiant le mouvement des étoiles autour de ce trou noir,
10:55ils ont pu déterminer précisément sa masse
10:56et montrer qu'il y avait un trou noir au centre de la Voie lactée.
10:58Donc c'était le prix Nobel physique il y a quelques années.
11:01Et ensuite, l'idée, c'était d'en faire une image,
11:03parce que je pense qu'on a tous envie de voir.
11:05Donc faire cette image, c'est se dire,
11:07voilà, enfin, on a vu ce trou noir au centre de la galaxie.
11:10C'est un petit peu une des quêtes ultimes des astronomes.
11:13Concrètement, comment compte s'y prendre ce consortium
11:16pour réaliser ce défi technologique ?
11:18Tiens, c'est un défi assez hallucinant.
11:20J'aime bien l'image qui a été donnée à l'époque.
11:22C'était de dire, c'était comme si on essayait de faire une image
11:25d'une bière à Munich depuis New York
11:27et de faire une image d'une bulle dans le verre de bière.
11:30C'est vraiment quelque chose de très, très petit qu'on essaye de faire.
11:32Et pour ça, il faut des très grands télescopes,
11:34des télescopes tellement grands qu'on n'est pas capable de les construire,
11:36parce qu'il faudrait des télescopes de la taille de la Terre.
11:38Donc l'idée, ça a été de combiner des radiotélescopes
11:41et faire un super télescope quasiment de la taille de la Terre
11:43avec des télescopes à Hawaï, en France, au Chili, au Pôle Sud.
11:48L'idée, c'est qu'ils pointent tous vers le trou noir
11:50et en combinant la lumière, on arrivera à avoir des détails
11:53beaucoup plus grands que les télescopes arrivent à le faire individuellement
11:56et peut-être obtenir cette image du trou noir.
12:01Ça, c'est en théorie, mais ce n'est pas simple.
12:04Pour réussir à prendre cette photo, il y a énormément de paramètres à prendre en compte.
12:08En fait, il y a beaucoup de défis, notamment, il y a déjà, il faut avoir la chance,
12:11il faut pouvoir être capable d'observer de plusieurs endroits sur Terre
12:14sans qu'il y ait des nuages au-dessus des observatoires.
12:16Et combiner la lumière de ces télescopes, c'est un défi technologique,
12:19il faut connaître la position du télescope très précisément,
12:22il y a des quantités de données phénoménales qui sont impliquées.
12:24Tout ça pour, au final, reproduire une image et essayer de voir ce trou noir.
12:28En 2017, ce réseau de télescopes géants parvient à prendre une photo d'un trou noir
12:34qui se situe loin, très loin dans l'univers.
12:37En fait, c'est une image d'un trou noir au centre d'une galaxie qui s'appelle M87
12:41située à un peu plus de 50 millions d'années-lumière de la Terre.
12:44Mais pour autant, une fois que la photo est prise,
12:47on n'a pas le résultat de l'image tout de suite, ça prend des années.
12:49Exactement, c'est une quantité de données hallucinante,
12:52c'est quasiment impossible à imaginer.
12:54Internet ne va pas si vite, il faut transporter les données en avion avec des disques durs.
12:58On a un supercalculateur au centre qui va recombiner les images
13:01et refaire des centaines, des milliers, des millions de modèles
13:04pour enfin obtenir cette image.
13:06Le mercredi 10 avril 2019,
13:09la première image de ce trou noir supermassif, M87,
13:13est révélée au cours d'une conférence de presse simultanée dans plusieurs villes du monde.
13:23Décrivez-nous ce que l'on voit sur cette photo.
13:26C'est une image un peu pixelisée avec un disque en orange pour que notre oeil puisse le voir
13:31et au centre, une absence de lumière, donc quelque chose de noir.
13:34L'Event Horizon Telescope, ce réseau de télescopes, avait aussi tenté,
13:38la même année en 2017, de prendre un cliché de Sagittarius A étoile,
13:43le trou noir au centre de notre galaxie à nous,
13:46mais les résultats ne sont toujours pas là en 2019 à ce moment-là.
13:50Le trou noir au centre de notre galaxie,
13:52il est plus variable et du coup c'est plus difficile d'obtenir des images.
13:56Le gaz qui est autour varie dans le temps,
13:58donc si on fait des observations une semaine sur l'autre,
14:00le gaz aura bougé et du coup c'est plus compliqué d'en faire une image.
14:03C'est un petit peu comme si vous avez un chat qui tourne autour d'une balle,
14:07il fait un petit peu nuit, vous essayez de faire une photo,
14:09si vous faites une photo, elle sera floue.
14:10C'est très difficile de faire une photo de quelque chose qui bouge sans être floue.
14:14Et c'était vraiment le défi d'observer le trou noir au centre de notre galaxie.
14:20Et finalement, le jeudi 12 mai 2022, à 15h07,
14:24le consortium Event Horizon Telescope révèle l'image de ce trou noir,
14:30Sagittarius A étoile.
14:44Eric Lagadex est un véritable événement.
14:46Moi, à ce moment-là, j'ai vraiment la sensation de vivre un moment historique.
14:49Je suis avec mes étudiants, ils ont fait leur petite salle de cinéma,
14:53on a tous la sensation qu'on va vivre quelque chose d'historique.
14:55Il y a ce film extraordinaire qui a été fait par mon collègue Luz Calchada
14:59où on part de l'observatoire au Chili et on fait un zoom.
15:02On voyage pendant plusieurs centaines, milliers d'années-lumière,
15:05on va vers le centre de la galaxie et on traverse la galaxie,
15:09on traverse, on voit plein de nouvelles choses.
15:10Et on sait qu'au dernier moment, cette image du trou noir,
15:13on va la voir pour la première fois, elle apparaît.
15:16Il ressemble énormément à celui qui était observé au centre de la galaxie M87.
15:20Donc, encore une fois, on a un anneau coloré en orange
15:24avec une absence de lumière au centre.
15:26J'avais vraiment le cœur qui battait très fort.
15:27On va vivre un moment historique et je pense vraiment qu'on a vécu un moment historique ce jour-là.
15:31Quel enseignement on peut tirer de ce cliché, de ce deuxième trou noir ?
15:35Ce qui est intéressant, c'est que les observations qui avaient été faites avant
15:38en regardant le mouvement des étoiles autour de ce trou noir
15:41ont permis de déterminer sa masse.
15:43La théorie d'Einstein dit que si un trou noir a une certaine masse,
15:46il devrait avoir une certaine taille.
15:47Là, avec l'image, on a pu vérifier que la théorie d'Einstein était valide.
15:51Il semble que son modèle pour expliquer les trous noirs
15:53arrive à expliquer tout ce qu'on observe actuellement.
15:55Eric Lagadec, on a finalement acquis depuis peu
15:58la certitude que les trous noirs existent bel et bien.
16:01On n'a pas fini d'en apprendre encore sur eux ?
16:04Exactement, il y a encore beaucoup de choses.
16:05Déjà, il faudrait comprendre ce qui se passe dans le centre des trous noirs.
16:08Essayer de, pourquoi pas, de faire des images d'autres trous noirs dans d'autres galaxies.
16:12Donc il y a énormément de choses à faire.
16:13Et peut-être qu'un jour, on observera quelque chose
16:15qu'on ne pourra peut-être pas expliquer avec la théorie d'Einstein.
16:18Il faudra peut-être l'améliorer.
16:35Merci Eric Lagadec, je rappelle que vous êtes astrophysicien,
16:38président de la Société française d'astronomie et d'astrophysique.
16:41Et j'invite tous ceux qui nous écoutent à vous suivre sur votre compte Twitter
16:46où vous partagez tous les jours des infos et des petites anecdotes sur l'espace.
16:51Cet épisode a été produit par Clara Garnier-Amourou,
16:55Raphaël Pueillot et Lola Sauti.
16:57Réalisation Pierre Chafanjon.
16:59Code Source, c'est le podcast d'actualité du Parisien.
17:02N'oubliez pas de vous abonner sur votre application audio préférée.
17:05Vous pouvez aussi nous écrire sur Twitter
17:07ou bien à cette adresse
17:09Codesource at leparisien.fr
17:12Bel été!
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