Il est notoirement difficile de prendre une photo d’un trou noir. Mais lorsqu’ils sont entourés de matière, nous avons l’occasion d’assister au trou creusé par l’horizon des événements. Mais ce que nous voyons dans les célèbres images de trous noirs n’est pas l’horizon des événements lui-même, mais une version agrandie et agrandie connue sous le nom d’ombre.
Aucune lumière ne peut s’échapper de la surface d’un trou noir, une frontière connue sous le nom d’horizon des événements. En raison de ce simple fait, les trous noirs constituent des cibles astronomiques frustrantes et difficiles. Ils n’émettent aucun rayonnement propre (à l’exception de la possibilité du processus quantique exotique connu sous le nom de rayonnement de Hawking, mais qui est bien trop faible pour être significatif). De plus, ils ne réfléchissent ni ne réfractent aucune lumière environnante, nous ne pouvons donc les détecter qu’en fonction de leur influence sur leur environnement.
La façon la plus courante de le faire est de rechercher des disques d’accrétion, qui sont des anneaux de matière entourant un trou noir constitué de matière s’écoulant dans l’horizon des événements. Lorsque la matière s’approche du trou noir, elle se réchauffe et brille d’un rayonnement intense de haute énergie. Nous avons pu observer des disques d’accrétion autour de trous noirs de toutes tailles, des trous noirs de masse stellaire dans notre voisinage galactique aux trous noirs supermassifs situés au cœur des galaxies.
Nous avons également pu observer les ondes gravitationnelles émises lorsque les trous noirs fusionnent et regarder les étoiles orbiter autour de centres de gravité centraux invisibles.
Mais depuis quelques années, le télescope Event Horizon a été en mesure de fournir une nouvelle vision des trous noirs en imageant directement la matière dans l’environnement de deux trous noirs supermassifs, l’un dans la galaxie de la Vierge et l’autre dans la nôtre. Les images montrent une lueur fantomatique entourant un vide de néant complet.
Ce vide de néant complet est en effet le trou noir, mais le trou noir lui-même est bien plus petit que ce que le trou suggère. Ce que nous observons réellement dans l’espace entre les images est connu sous le nom d’ombre. L’ombre elle-même est causée par deux choses.
Premièrement, il doit y avoir un horizon des événements pour créer une ombre. L’horizon des événements absorbe toute lumière émise par les objets derrière le trou noir, empêchant cette lumière de nous atteindre.
Mais le trou noir lui-même a une gravité si extrême qu’il peut plier et agrandir les images d’arrière-plan. Cela fait apparaître l’ombre beaucoup plus grande que l’horizon des événements lui-même en raison de cet effet de grossissement.
Cela signifie que si vous vous approchiez de près d’un trou noir, il apparaîtrait beaucoup plus grand qu’il ne l’est réellement. Essentiellement, en raison de la courbure extrême de l’espace-temps, vous pouvez voir plus loin autour du trou noir que vous ne le pourriez autour d’une étoile ou d’une planète. C’est comme si la sphère du trou noir se dépliait devant vous, vous permettant d’en voir plus.
Les propriétés de l’ombre sont directement liées aux propriétés du trou noir lui-même, notamment sa masse et sa vitesse de rotation. Aucun autre objet astrophysique ne peut créer une ombre comme celle-ci, et les images du télescope Event Horizon fournissent donc une preuve directe de l’existence de trous noirs. De plus, ils constituent des tests exquis de la théorie générale de la relativité, car c’est à travers ce langage que nous comprenons la nature des ombres.
