Trou noir : cette découverte confirme encore une fois l'incroyable avance d'Einstein sur son temps

Pour la première fois, des astronomes ont pu voir l'arrière d'un trou noir, et ainsi prouver qu'Albert Einstein avait bel et bien raison, après plus d'un siècle.

la théorie de la relativité générale d'einstein

Le Telegraph nous rapporte qu'une équipe internationale de chercheurs a réussi, pour la première fois, à voir l'arrière d'un trou noir supermassif se situant à 800 millions d'années-lumière de notre planète. Ils ont ainsi pu prouver la théorie d'Albert Einstein sur le comportement de ces mystérieux objets célestes. Il faut dire qu'en 1916, alors qu'Einstein n'avait pas pu observer un tel phénomène, ce dernier avait théorisé sous le nom d'"écho" le fait suivant : l'environnement gravitationnel et magnétique des trous noirs serait si extrême que la lumière devrait être courbée à partir de l'arrière de n'importe quel trou noir. Pour réaliser cette théorie, le scientifique s'était appuyée sur sa propre théorie de la relativité générale. 

Or, cette hypothèse a pu être récemment validée. Les scientifiques en charge de la découvert ont utilisé des télescopes à rayons X extrêmement performants (à savoir les télescopes spatiaux XMM-Newton de l'Agence spatiale européenne et NuSTAR de la NASA) pour étudier ce trou noir, situé au centre d'une galaxie lointaine (la galaxie I Zwicky 1, situé à 800 millions d’années-lumière). Ces derniers ont observé les caractéristiques habituelles d'un trou noir, mais ils ont également repéré de la lumière, sous forme de rayons X, émise par la face cachée du trou noir. 

Selon la théorie de la relativité générale d'Einstein (1915), l'attraction gravitationnelle des trous noirs est probablement tellement phénoménale qu'elle déformerait le tissu même de l'espace, tordant ainsi les champs magnétiques et courbant la lumière. En conséquence, les travaux d'Einstein affirmaient qu'il devrait être possible de voir les ondes lumineuses éjectées de l'autre côté du trou noir.

Les experts ont accepté la théorie, mais n'avaient jusqu'à présent pas été en mesure d'observer directement le phénomène. Mais grâce aux téléscopes modernes et au développement d'instruments très sensibles, cela devient désormais possible.

Une découverte capitale

Dan Wilkins, astrophysicien à l'université de Stanford, étudiait la mécanique de la destruction des atomes et des électrons par un trou noir, ainsi que les rayons X qui en résultent. En examinant les données, il a vu ce à quoi il s'attendait (grâce à Einstein notamment), à savoir des rayons X émis directement vers la Terre par le cœur du trou noir. Mais il a également constaté des échos inattendus peu après. Il s'agissait de rayons X projetés dans la direction opposée à celle de la Terre, mais réfléchis par le champ magnétique du trou noir.

Cette découverte, publiée dans Nature, nous prouve une fois de plus qu'Einstein avait raison et elle conforte encore la théorie de la relativité générale. Le professeur Roger Blandford de l'université de Stanford, co-auteur de la recherche, déclarait :

Il y a cinquante ans, lorsque les astrophysiciens ont commencé à spéculer sur le comportement du champ magnétique à proximité d'un trou noir, ils étaient loin de se douter qu'un jour, nous disposerions des techniques nécessaires pour l'observer directement et voir la théorie de la relativité générale d'Einstein en action.

La mission de caractérisation et de compréhension de ces objets célestes se poursuit et nécessitera davantage d'observations. Une partie de ce futur sera l'observatoire à rayons X de l'Agence spatial européenne, Athena (Advanced Telescope for High-ENergy Astrophysics). En tant que membre du laboratoire de Steve Allen, professeur de physique à Stanford et de physique des particules et d'astrophysique au SLAC, Wilkins participe au développement d'une partie du détecteur Wide Field Imager pour Athena. Wilkins déclarait :

Le miroir est beaucoup plus grand que ce nous avons jamais eu sur un téléscope à rayons X et il va nous permettre d'obtenir des images à plus haute résolution avec des temps d'observations beaucoup plus courts. Ainsi, l'image que nous commencerons à obtenir à partir des données en ce moment va devenir beaucoup plus claire avec ces nouveaux observatoires. (...) Toute la lumière qui pénètre dans un trou noir ne devrait pas en sortir, nous n’aurions donc pas dû voir quoi que ce soit. Par contre, en tenant compte du fait que les trous noirs déforment l’espace, courbent la lumière et tordent les champs magnétiques autour d’eux, il devenait clair que les rayons observés ne pouvaient que provenir de l’arrière du trou noir supermassif.