Stephen Hawking est mort voici un an. Si les astronomes n’ont pu observer que les trous noirs s’évaporaient lentement, comme il l’avait théorisé, l’étau de la connaissance se resserre autour des énigmatiques monstres cosmiques auxquels l’astrophysicien a consacré une partie de sa vie.
Le physicien et cosmologiste britannique Stephen Hawking avait théorisé en 1975 que les trous noirs pouvaient émettre des radiations dans l’espace. « Une théorie choc », « une révolution », « l’idée d’un visionnaire », disaient à sa mort ses collègues.
De l’avis de certains, cette théorie scientifique aurait valu le prix Nobel à Stephen Hawking si elle avait pu être observée. Ce qui est toujours impossible aujourd’hui : si on parle de trous noirs depuis le XVIIIe siècle, aucun télescope n’a encore permis de « voir » l’un de ces mystérieux objets du cosmos… Mais il semblerait qu’on s’en approche.
La Terre comprimée dans un dé à coudre
« Les principaux progrès récents se situent sur le front de l’observation », explique l’astrophysicien britannique Martin Rees, ancien collègue de Stephen Hawking à l’université de Cambridge.
Un trou noir est un objet céleste qui possède une masse extrêmement importante dans un volume très petit. Comme si le soleil ne faisait plus que 6 km de diamètre ou si la terre était comprimée dans un dé à coudre, explique Guy Perrin, astronome à l’Observatoire de Paris-PSL.
Ils sont tellement massifs que ni la matière, ni la lumière ne peuvent s’en échapper. Revers de la médaille : ils sont invisibles.
En théorie, il en existe deux sortes. Les trous noirs stellaires, qui se forment à la fin du cycle de vie d’une étoile. Ils sont extrêmement petits : tenter d’observer les plus proches de la terre équivaudrait à chercher à distinguer une cellule humaine sur la lune.
« Nous avons détecté des ondes gravitationnelles provenant de trous noirs stellaires, une preuve directe » de leur existence, explique Martin Krause, chercheur à l’université du Hertfordshire, au Nord de Londres.
Jamais aussi près
Mais pour les autres, les trous noirs supermassifs (ils pèseraient entre un million et des milliards de fois le soleil), la traque s’intensifie.
Grâce, notamment, à l’observation de l’environnement proche du monstre. Si les trous noirs sont invisibles, la matière qui orbite autour d’eux ne l’est pas. L’observer peut permettre de « dessiner » leur pourtour.
Or pour la première fois, « nous avons observé, entre mai et juillet 2018, trois sursauts lumineux, des événements qui a priori orbitent très très près de Sagittarius A* », un trou noir supermassif qui se niche au cœur de la voie lactée, explique Guy Perrin, l’un des « pères » de l’instrument européen Gravity qui a permis ces observations.
Jamais on ne s’était approché aussi près d’un trou noir, ajoute l’astronome.
Autres progrès depuis le décès de Stephen Hawking : une équipe d’astronomes britanniques a détecté de la matière tombant dans un trou noir, tandis que l’European Space Agency (ESA) a annoncé avoir mis la main sur « un trou noir de masse intermédiaire en train de se régaler d’une étoile voisine »…
Des résultats fascinants
En décembre, quatre nouvelles ondes gravitationnelles provenant de la fusion de trous noirs stellaires ont également été captées. « Les ondes gravitationnelles sont encore un domaine d’étude très jeune et les résultats qui en découleront s’annoncent fascinants », note Gregory Brown de l’Observatoire royal de Greenwich.
La communauté scientifique attend également le résultat de la collaboration scientifique Event Horizon Telescope : huit télescopes répartis dans le monde pointés simultanément vers Sagittarius A* et un de ses congénères installé au centre de la galaxie M87.
« Au cours de la dernière année, il y a eu de multiples avancées et on s’attend à ce qu’il y en ait encore beaucoup à venir », s’enthousiasme Gregory Brown.
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