L'EHT ambitionne de réaliser le premier film de M87

Une campagne pour regarder un géant respirer

En mars et avril 2026, la collaboration Event Horizon Telescope (EHT) pointera son œil de la taille d'une planète vers le cœur de Messier 87 pour une campagne d'observation au calendrier serré, conçue non pas pour prendre une autre photographie fixe, mais un film. La cible, M87*, est le trou noir de six milliards de masses solaires dont l'ombre désormais iconique est apparue pour la première fois sur des images publiques il y a quelques années. Parce que le théâtre gravitationnel autour de M87* évolue sur des échelles de temps de l'ordre de quelques jours plutôt que de quelques minutes, les scientifiques pensent que des séquences d'images à haute résolution prises tous les quelques jours peuvent être assemblées pour former le premier film d'un trou noir supermassif et de son environnement immédiat — le flux d'accrétion et la base d'un jet relativiste.

Pourquoi M87* est la cible idéale

Tous les trous noirs ne sont pas aussi coopératifs. Le trou noir au cœur de notre propre galaxie évolue trop vite pour que le réseau actuel de l'EHT puisse réaliser un film à longue exposition : le plasma chaud orbite autour de Sagittaire A* en quelques dizaines de minutes. La masse énorme de M87* étire ces échelles de temps à des jours ou des semaines, ce qui joue en faveur de l'interférométrie à très longue base (VLBI) — la technique qui relie des antennes radio autour du globe pour agir comme un télescope de la taille de la Terre. Les observateurs prévoient des séquences avec des cadences d'environ trois jours, assez longues pour capturer des changements structurels significatifs mais assez courtes pour éviter de flouter l'image lors de la combinaison des données.

Ce que l'équipe espère voir

Le prix scientifique n'est pas une simple prouesse cinématographique mais des diagnostics rigoureux : le film pourrait révéler comment le plasma se déplace autour du trou noir, comment les régions brillantes de l'anneau se déplacent, si les structures du champ magnétique changent sur des échelles de temps observables et comment le jet est éjecté du flux d'accrétion interne. La mesure du mouvement azimutal des caractéristiques de luminosité peut imposer des contraintes directes sur le spin du trou noir et sur les processus magnétohydrodynamiques qui dirigent la formation du jet — une pièce manquante clé reliant la physique à l'échelle de l'horizon aux processus de rétroaction à l'échelle galactique.

Leçons tirées de l'imagerie multi-annuelle

La volonté de réaliser un film s'appuie sur les travaux de l'EHT multi-époques qui ont déjà révélé une variabilité surprenante. Les réanalyses des données de 2017-2021 ont révélé que si le diamètre global de l'anneau — l'échelle apparente de l'ombre — est resté cohérent avec les prédictions de la relativité générale, la distribution de la luminosité et le motif de polarisation linéaire ont considérablement changé entre les époques. En particulier, l'orientation de la polarisation autour de l'anneau s'est inversée entre certaines observations, impliquant un environnement magnétique évolutif près de l'horizon des événements et d'éventuels effets de premier plan qui font tourner la polarisation sur son chemin vers la Terre. Ces résultats soutiennent qu'une vue résolue dans le temps est essentielle pour séparer les phénomènes transitoires de la structure persistante.

Améliorations du réseau et nouvelle sensibilité

Si un film est désormais à portée de main, c'est en partie grâce aux progrès techniques. L'ajout de nouvelles stations — notamment Kitt Peak et le Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) lors des campagnes plus récentes — a amélioré la couverture de base et la sensibilité, permettant à l'EHT de détecter des émissions faibles à l'extérieur de l'anneau brillant et de poser les premières contraintes sur l'émission du jet à des échelles juste au-delà de l'ombre. Des pipelines d'étalonnage améliorés et une vaste bibliothèque de données synthétiques créées à partir de simulations réalistes offrent aux analystes des outils plus puissants pour séparer les effets instrumentaux de la véritable variabilité astrophysique. Ces avancées réduisent les faux positifs lors de la recherche de mouvement et permettent des comparaisons plus robustes entre les données et les simulations magnétohydrodynamiques relativistes.

Algorithmes, apprentissage automatique et problème de variabilité

Réaliser un film à partir de mesures VLBI éparses est un défi informatique et statistique. La communauté EHT a lourdement investi dans de nouvelles techniques d'imagerie combinant des simulations basées sur la physique, l'inférence bayésienne et l'apprentissage automatique. Les équipes ont construit d'énormes bibliothèques d'observations synthétiques à partir de modèles magnétohydrodynamiques en relativité générale (GRMHD) et ont entraîné des réseaux de neurones à reconnaître les signatures probables de mouvement par rapport aux artefacts introduits par un échantillonnage incomplet. Ces méthodes seront centrales pour transformer les époques de données de visibilité brutes en une série temporelle cohérente que les scientifiques pourront interpréter physiquement. Néanmoins, les analystes soulignent que la variabilité intrinsèque du flux d'accrétion — turbulence stochastique et événements de reconnexion magnétique rapide — limite fondamentalement l'inférence des paramètres à moins que les observations n'échantillonnent directement ces changements. Une séquence résolue dans le temps est le moyen le plus clair de surmonter cette limite.

Logistique : l'Antarctique et la longue route vers un film terminé

Les observateurs avertissent que mener la campagne jusqu'à un film public demandera de la patience. Certaines stations de l'EHT, notamment le South Pole Telescope, génèrent des données sur des supports physiques qui doivent être transportés pendant l'été antarctique ; les disques durs arrivent des semaines ou des mois plus tard dans les centres de traitement en Amérique du Nord et en Europe. Une fois les données brutes assemblées, plusieurs pipelines indépendants les réduiront et les transformeront en images, opération suivie d'une validation croisée par rapport aux simulations — des étapes qui, ensemble, signifient que le premier film public pourrait être retardé de plusieurs mois après les observations elles-mêmes. L'attente est frustrante mais délibérée : garantir la fidélité d'une série temporelle aux échelles de l'horizon nécessite une gestion prudente de l'étalonnage, des systématiques et des biais algorithmiques.

Ce qu'un film réussi changerait

Un film validé de M87* serait plus qu'un spectacle. Il fournirait des mesures dynamiques directes des vitesses du plasma à proximité de l'horizon des événements, un levier observationnel sur la rotation du trou noir et de nouvelles contraintes sur la géométrie magnétique qui lance et collimate les jets relativistes. Ces jets sont des acteurs fondamentaux de l'évolution des galaxies : ils transportent l'énergie loin du noyau, régulent la formation des étoiles et sculptent l'histoire de la croissance d'une galaxie. Une vue résolue dans le temps de la base du jet lie la physique relativiste à petite échelle aux conséquences astrophysiques à grande échelle. De plus, les films offrent de nouvelles voies pour tester la relativité générale dans le régime de champ fort et dépendant du temps — pas seulement la taille de l'ombre, mais la manière dont l'espace-temps guide les structures en mouvement.

Risques, incertitudes et voie à suivre

À plus long terme : vers une astronomie de l'horizon en temps réel

S'il réussit, la campagne de mars-avril sera le précurseur d'efforts plus ambitieux. Le concept de l'Event Horizon Telescope de nouvelle génération (ngEHT) envisage beaucoup plus d'antennes et une surveillance continue qui pourrait un jour approcher l'imagerie en quasi-temps réel de la dynamique des trous noirs. Pour l'instant, l'objectif immédiat est concret et réalisable : capturer la première séquence animée montrant un trou noir supermassif et ses environs évoluer dans le temps, et ajouter ainsi une dimension dynamique à nos tests observationnels de la gravité, de la physique des plasmas et de la manière dont les trous noirs façonnent les galaxies.

Les observateurs surveilleront le ciel en mars et avril, puis les disques durs seront surveillés de plus près encore. Si la campagne réussit, le résultat sera un nouveau genre de cinéma cosmique — un film dont les images sont écrites par la gravité, la lumière et le magnétisme à la frontière la plus extrême de la nature.

Sources

• Collaboration Event Horizon Telescope (EHT) (matériel de presse et images publiées)
• Communiqué de presse de l'Institut Max Planck de radioastronomie (MPIfR) et contributions aux résultats de l'EHT
• Prépublication ArXiv : "Horizon-scale variability of M87* from 2017--2021 EHT observations" (Collaboration Event Horizon Telescope)
• Prépublication ArXiv : "Deep learning inference with the Event Horizon Telescope I. Calibration improvements and a comprehensive synthetic data library"
• Documents et déclarations de l'Université de Cambridge de Sera Markoff concernant la campagne du film