Pour la première fois, des astronomes ont réussi à capturer une image claire de deux trous noirs massifs gravitant l’un autour de l’autre, marquant une étape scientifique majeure. Cette prouesse a été rendue possible grâce à l’usage combiné de télescopes radio très longue base (VLBI), formant un réseau de détection à l’échelle planétaire, incluant notamment le satellite RadioAstron.
La scène cosmique capturée se déroule dans le noyau du quasar OJ287, situé à environ 5 milliards d’années-lumière de la Terre. Ce système binaire est composé d’un trou noir principal de 18 milliards de masses solaires, et d’un second compagnon environ 150 fois plus léger, effectuant une orbite autour du premier tous les 12 ans.
Le cliché révèle, avec une finesse spectaculaire, deux noyaux lumineux distincts ainsi que le jet relativiste émis par le trou noir dominant. Il s’agit là d’un moment historique : jamais auparavant les scientifiques n’avaient observé directement une paire de trous noirs supermassifs liés gravitationnellement.
Une confirmation pour la relativité et les modèles théoriques
Cette image va bien au-delà de sa simple beauté : elle confirme des décennies de modélisation astrophysique. L’existence de paires de trous noirs supermassifs avait été prédite comme conséquence naturelle des fusions galactiques, mais leur confirmation visuelle restait insaisissable.
L’identification repose en partie sur l’analyse des jets de matière projetés à des vitesses proches de celle de la lumière. Ces jets, observables en ondes radio, servent de balises pour localiser les trous noirs cachés. En montrant deux sources émettrices clairement séparées, cette observation prouve la cohabitation gravitationnelle des deux monstres cosmiques.
Elle constitue également un test grandeur nature de la relativité générale. Les données récoltées sur l’orbite, la vitesse et l’interaction des deux trous noirs pourraient affiner notre compréhension de la courbure de l’espace-temps à proximité d’objets denses.
Observer l’invisible : un exploit technique hors norme
Si cette image a fait le tour du monde, c’est parce qu’elle défie les limites technologiques actuelles. Photographier deux trous noirs, invisibles par nature, revient à détecter l’ombre portée par l’ombre. Pour y parvenir, les scientifiques ont mobilisé une résolution équivalente à distinguer une pièce de monnaie sur la Lune depuis la Terre.
L’un des principaux outils utilisés, RadioAstron, est un télescope spatial qui travaille en tandem avec des dizaines de radiotélescopes terrestres, créant ainsi un interféromètre virtuel de la taille de la Terre. Ce dispositif permet d’obtenir une résolution angulaire extrême, cruciale pour séparer les deux noyaux.
Mais l’interprétation n’est pas sans défis. Il reste des incertitudes sur l’origine exacte de certains signaux, notamment ceux associés aux jets relativistes, qui peuvent masquer ou imiter la signature d’un second trou noir. Des superpositions de signaux, des effets gravitationnels complexes et les limites de sensibilité des instruments laissent encore place à l’interprétation.
Les astronomes envisagent désormais d’affiner leurs modèles et multiplier les observations, en combinant différentes longueurs d’onde et en attendant la mise en service de nouveaux instruments tels que l’Event Horizon Telescope amélioré ou des observatoires spatiaux de nouvelle génération.
De nouvelles pistes pour comprendre l’univers
Au-delà de la prouesse visuelle, cette observation ouvre des perspectives scientifiques considérables. Les systèmes binaires de trous noirs sont considérés comme les précédents directs des fusions catastrophiques capables d’émettre des ondes gravitationnelles détectables depuis la Terre. En les étudiant, les chercheurs espèrent mieux comprendre la genèse de ces ondes et affiner leur capacité à les interpréter.
Ces trous noirs en orbite sont aussi des acteurs clés dans la dynamique galactique : en fusionnant, ils peuvent déclencher des éruptions massives d’énergie et modifier profondément la structure des galaxies hôtes. De plus, ils représentent un laboratoire naturel pour explorer les lois fondamentales de la physique dans des conditions extrêmes, là où la relativité d’Einstein pourrait rencontrer ses limites.
Cette découverte relance aussi la chasse aux systèmes binaires, longtemps restée théorique. Les astronomes pensent qu’ils sont nombreux, mais extrêmement difficiles à repérer. L’image de OJ287 pourrait servir de référence pour identifier d’autres paires cosmiques dans l’Univers profond.
Source de l’article : https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ae057e
Image à la une (illustration artistique)
