Heino Falcke : « Les trous noirs nous interrogent sur ce qu'il y a au-delà »

Heino Falcke est un astrophysicien allemand de renommée mondiale. Passionné par les trous noirs, il prend la première photographie de trou noir en avril 2019. Son livre Lumières dans l’obscurité retrace l’histoire de cette découverte et nous plonge dans l’épopée de la science.

 

Vous ne le connaissez peut-être pas, mais vous avez sûrement vu sa photo de trou noir. Et pour cause : elle a été vue 4,5 milliards de fois en une journée. Heino Falcke est un astrophysicien originaire de Cologne, à la tête de l’équipe qui a pris en photo la toute première photo de trou noir de l’histoire. Une découverte majeure, alors que beaucoup de scientifiques étaient sceptiques quant à l’existence de ces énigmatiques objets physiques. Deux ans après, les trous noirs conservent leur mystère et la physique échoue à les expliquer tout à fait. À l’occasion de la traduction de son livre en français, Heino Falcke partage avec humilité son travail et invite à s’interroger sur les limites de la science.

 

 

Quel événement majeur pour les sciences s’est produit le 10 avril 2019 ?

Il s’agit de la première fois où nous avons vu un trou noir. Jusque-là, nous savions que les trous noirs existaient et nous avions découvert les vagues gravitationnelles, c’est-à-dire les vibrations de l’espace créées par les trous noirs. Mais nous n’étions jamais parvenu à en voir. Depuis plus de cent ans, ils étaient considérés comme des objets abstraits. Einstein lui-même, ne croyait pas à l’existence des trous noirs, cela lui semblait trop étrange.

 

Lorsque nous avons vu le trou noir ce jour-là, ils sont devenus pleinement réels. Nous nous sommes aussi rendus compte des limites de notre savoir face à l’ « horizon événementiel » des trous noirs. L’horizon est la membrane des trous noirs dans laquelle la lumière et l'information peuvent entrer mais ne peuvent plus ressortir. Nous pouvons désormais voir cette région dans l’espace et la délimiter, mais nous ne savons toujours pas mesurer ce qu’il y a à l’intérieur.

 

Grâce à l’expérience menée, nous avons pu prouver que les trous noirs étaient exactement comme nous le pensions. Cela procure un sentiment incroyable : c’est un rêve qui devient réalité

Au début de votre livre, vous expliquez que personne ne s’intéressait vraiment aux trous noirs lorsque vous avez commencé vos recherches sur le sujet. Aujourd’hui en revanche, le thème est beaucoup plus en vogue : qu’est-ce qui a changé ?

Beaucoup de mes collègues physiciens étaient sceptiques quant à l’existence des trous noirs. Les vingt dernières années ont permis d’amasser davantage de données sur les trous noirs, et les scientifiques se sont accoutumés à l’idée. Nous n’avions toujours pas de preuve de leur existence en revanche. La jeune génération avait grandi avec cette croyance dans les trous noirs, sans en avoir jamais vu en vrai !

 

Grâce à l’expérience menée, nous avons pu prouver que les trous noirs étaient exactement comme nous le pensions. Cela procure un sentiment incroyable : c’est un rêve qui devient réalité. L’étude des trous noirs n’est plus une abstraction, mais une science expérimentale.

 

Quelles ont été les répercussions de votre découverte sur le grand public ?

Habituellement, lorsque des scientifiques publient un résultat scientifique, cela n’intéresse que les revues spécialisées et qu’une petite partie de la population. Pourtant, notre photo du trou noir a fait le tour du monde. En un jour, 4,5 milliards de personnes ont vu l’image sur leur téléphone !

 

Je me suis rendu compte de la viralité de la photo lorsque ma fille est rentrée à la maison et m’a dit que tous ses professeurs l’avaient vue. Et quand je suis allé voir mon fils à l’entraînement de foot, tous ses amis parlaient de la photo alors qu’ils ne lisent jamais les nouvelles scientifiques !

 

 

Que savons-nous des trous noirs aujourd’hui ?

Nous savons que les trous noirs ne sont pas surnaturels. Ils font partis de notre monde. Cependant, toutes les grandes théories que nous connaissons sur le temps, la physique quantique, la lumière et l’espace, se heurtent à l’horizon événementiel des trous noirs. De même que par le Big Bang tout démarre d’un point, dans les trous noirs tout s’arrête dans un point. Et notre physique échoue à aller plus loin.

 

Les trous noirs nous interrogent sur ce qu'il y a au-delà. Il s’agit sans doute de la dernière bataille que nous menons actuellement, si toutefois nous sommes réellement capables de dépasser ces limites. Ce n'est peut-être pas le cas. La technologie a ouvert un univers immense que nous étudions, mais elle nous a aussi montré nos limites. C'est ce que les trous noirs nous disent.

 

Nous cherchons à mieux comprendre le rôle que les trous noirs jouent dans l’astrophysique

Quelles recherches menez-vous actuellement ?

Nous cherchons à mieux comprendre le rôle que les trous noirs jouent dans l’astrophysique, et en particulier ce qu’il se passe lorsqu’un objet tombe dans un trou noir. Certaines particules arrivent à s’échapper juste avant de tomber. Elles sont projetées dans un flux de plasma avec des champs magnétiques, comme si le trou noir créait lui-même une bouée de sauvetage. Comment fait-il cela ? Nous l’ignorons encore. Un autre point qu’il nous reste à découvrir concerne la production d’énergie des trous noirs. Ils font curieusement partie des objets les plus énergétiques et les plus lumineux de tout l’univers.

 

Pour le moment la difficulté principale est que nous ne pouvons pas étudier les trous noirs en laboratoire. Nous pouvons seulement les modéliser sur l’ordinateur.

 

Les générations suivantes auront une vue beaucoup plus nette et plus intéressante de l’univers que celle que nous connaissons actuellement

Combien de trous noirs avez-vous observé jusqu’ici ?

Nous avons vu un trou noir au centre de la galaxie M87, à 55 millions d’années-lumière. En distance cosmique, il est donc relativement proche. Il s’agit du plus grand trou noir de notre voisinage cosmique. Nous avons aussi pu étudier un autre trou noir situé dans notre propre Voie lactée. Il est plus proche, mais également plus petit. Nous espérons pouvoir publier sa photographie cette année.

 

Pour parvenir à de telles observations, nous avons besoin de construire des télescopes spatiaux. Aujourd’hui, nous sommes en mesure de construire des télescopes de la taille de notre système planétaire ou du système solaire si nous le voulons. Une fois terminés, ils nous donneront une résolution incroyablement élevée, mais cela prendra encore un certain temps. J'espère que je serai encore là pour voir certaines de ces choses, mais je pense que les générations suivantes auront une vue beaucoup plus nette et intéressante de l’univers que celle que nous connaissons actuellement. Il y a encore beaucoup de choses découvrir, l’univers regorge d’histoires extraordinaires à explorer.

 

 

Beaucoup de personnes ont été touchées par la photo que vous avez publiée. Pensez-vous que la science peut être aussi puissante et belle que l’art ?

Je pense qu’elle peut parfois l’être. Les images nous inspirent. L’instant où nous voyons pour la première fois une chose dont nous avons entendu parler pendant longtemps, est toujours marquant. La science n’est pas seulement rationnelle, mais elle a sa part d’émotion. En tant que scientifiques, nous vivons pour la découverte. Découvrir quelque chose pour la première fois est une expérience très émouvante. En ce sens, l’art, la spiritualité et la science se rencontrent parfois.

 

La science n'est pas capable de répondre à toutes nos questions. Elle peut fournir des informations, mais en définitive nous devons faire nos choix nous-mêmes

Comment voyez-vous le rôle du scientifique dans la société d’aujourd’hui, alors que plus en plus de voix s’élèvent pour témoigner de leur méfiance envers la science ?

La science a énormément de découvertes excitantes et fascinantes à montrer, en utilisant les résultats de ses recherches. Néanmoins, nous devons comprendre que la science n'est pas capable de répondre à toutes nos questions. Pour des choses telles que la pandémie, nous pouvons raisonnablement bien prédire ce qu’il va se passer. Mais nous ne pouvons pas prédire comment les personnes réagiront face à la pandémie. Chacun doit prendre des décisions en fonction de ce qui a de la valeur pour lui. Quelle est la valeur que j’accorde à la vie des autres, à la santé des autres ? Dans quelle mesure suis-je prêt à sacrifier une partie de votre liberté pour la santé des autres ? Ce ne sont dès lors plus des questions scientifiques, mais éthiques, morales.

 

La science doit justement prendre garde à ne pas outrepasser sa mission dans certains cas. Le rôle des scientifiques n’est pas de prouver ou réfuter l’existence de Dieu. La science peut fournir des informations, mais en définitive nous devons faire nos choix nous-mêmes.