À bien des égards, le regretté astrophysicien Stephen Hawking ressemblait au phénomène même qu'il passait tant de temps à conceptualiser: des trous noirs. Comme un trou noir, Hawking était une présence massive qui attirait tout autour de lui dans son orbite personnelle. Hawking rassemblait des luminaires où les trous noirs collectaient la lumière. Son cercle d'amis et de connaissances intellectuels était aussi brillant et énergique qu'ils venaient, notamment le physicien et scénariste né dans l'Illinois Leonard Mlodinow, le prix Nobel en Caltech Kip Thorne et l'astronome britannique Royal Martin Reese.
Pourtant, alors que les trous noirs sont connus pour détruire et comprimer tout ce qui a le malheur à se situer dans leur rayon d'action, Hawking a toujours fait preuve d'une créativité étonnante. Il a élargi l’imaginaire collectif de l’humanité d’une manière que peu d’autres ont su gérer, aidant les scientifiques et les non-scientifiques à mieux comprendre le fonctionnement de l’univers. À la suite de son décès, de nombreux collaborateurs de longue date de Hawking se sont éloignés de la recherche quotidienne pour réfléchir aux impacts qu'il avait eu sur leur vie.
Parmi ses nombreuses collaborations, Hawking a eu une influence démesurée sur un projet astronomique mondial sans précédent appelé Event Horizon Telescope (EHT), dont le développement a été conduit en partie par le Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. La mission de l'EHT est d'une simplicité trompeuse: créer la toute première image d'un véritable trou noir. Sa cible, environ quatre millions de fois la masse de notre Soleil, est située au cœur même de notre galaxie, la voie lactée. La mission en cours, qui implique un vaste réseau de télescopes dont les observations seront composées, couvre des dizaines d'institutions universitaires à travers le monde.
À une distance de 26 années-lumière, il peut sembler étonnant que nous puissions détecter un tel objet. Mais les trous noirs sont beaucoup moins sombres et sans vie que ce à quoi la plupart des gens s’attendaient. "On pourrait penser qu'un trou noir qui avale la lumière ne serait pas visible", a déclaré le directeur de l'EHT, Sheperd Doeleman. «Mais en fait, il y a tellement de gaz et de poussière qui y pénètrent que, par friction et chauffage, le gaz autour du trou noir brille à une température de centaines de milliards de degrés. Ils finissent par être l'une des choses les plus brillantes du ciel. "
Sheperd Doeleman, directeur de EHT, a déclaré que Stephen Hawking avait joué un double rôle dans la conception du projet. D'une part, les résultats techniques de Hawking rappellent aux scientifiques de EHT que, quelles que soient leurs idées préconçues sur la nature de ce trou noir, ils doivent être prêts à tout. «Il a vraiment montré certains des résultats déterminants qui nous ont permis de comprendre que les trous noirs peuvent émettre des radiations», déclare Doeleman. «Jusque-là, ils avaient été ces drains de l'univers qui étaient une porte à sens unique. Et il a consolidé les mathématiques et la pensée derrière le fait qu'elles semblent être capables de s'évaporer et de rayonner toute l'énergie qu'elles ont avalée. Donc, dans ce sens, ils deviennent des objets très différents. "
Dans le même temps, l'exemple macroscopique de Hawking, un homme qui a réussi à assembler les théories fondamentales sur la dynamique des trous noirs dans les limites de son fauteuil roulant électrique, est une source d'inspiration profonde pour l'équipe EHT. «Quand les choses se compliquent», dit Doeleman, «je pense à quelqu'un comme Stephen Hawking et je pense, continue.» En 2016, Hawkings a donné la conférence inaugurale de la Black Hole Initiative à Harvard.
Comme le note Doeleman, Hawking est peut-être mieux connu pour avoir établi mathématiquement l’existence de fuites de rayonnement dans des trous noirs, désormais dénommé «rayonnement de Hawking» en son honneur. Suggéré à l'origine par Jacob Bekenstein mais concrétisé et concrétisé par Hawking dans un article de 1975, l'idée que les effets quantiques provoqués par l'immense gravité des trous noirs pourraient permettre à une certaine quantité de chaleur de s'échapper allait changer la donne.
Les trous noirs étaient censés être de parfaits consommateurs: le consensus était que ce qui se passe dans un trou noir reste dans un trou noir. Hawking découvrit que les trous noirs pouvaient avoir des températures et laisser la chaleur s'échapper impliquaient qu'ils n'étaient pas aussi isolés de l'univers que nous l'avions imaginé. Nous savons maintenant que les trous noirs, disent les astronomes, sont des "mangeurs en désordre" qui aspirent du gaz puis qui émettent des radiations.
"Cette idée de trous noirs qui rayonnent est la faille de l'armure", dit Doeleman. "Il est dit qu'il y a quelque chose à l'intérieur du trou noir qui peut être manifesté en dehors du trou noir."
Représentation d'un artiste de la NASA montrant une étoile déchirée aspirée dans un trou noir. Un halo chaud et lumineux de débris très similaires à celui-ci sera la cible des observations de l'équipe Event Horizon Telescope. (Centre Goddard Spaceflight, NASA) Pour s'assurer que le télescope capturera avec précision ce qu'il voit, que les données soient bizarres ou fantaisistes, la scientifique en imagerie EHT, Katie Bouman, dirige des tests intensifs du réseau et de ses logiciels associés. À ce stade, l'EHT a prouvé sa fiabilité en générant des images composites fidèles (même dans un scénario de simulation où l'objet au centre de la Voie Lactée ressemble exactement à Frosty le Bonhomme de neige). L’ensemble de l’équipe se sent donc assez confiant pour leur capacité d’adaptation.
Andrew Strominger, physicien théoricien à Harvard, a un lien plus personnel avec Hawking. Strominger, à l'époque où il était étudiant au MIT, avait été l'un des tout premiers de ses pairs à reconnaître le brillant talent de la thèse de doctorat de Hawking à Cambridge. En suivant les travaux de Hawking dans les années suivantes, Strominger fut fasciné par les efforts du physicien britannique pour lier les effets grandioses de la distorsion gravitationnelle de l'espace-temps avec la minuscule machinerie de la mécanique quantique, travail qui s'accordait parfaitement avec ses propres domaines d'intérêt.
Peu de temps après, lui et Hawking collaboraient sur des théories sur les trous de ver. Les deux hommes se sont rencontrés presque chaque année au cours des trois dernières décennies, partageant leurs idées et collaborant à des recherches originales. Plus récemment, ils avaient choisi le «théorème des poils», formule mathématique largement acceptée qui semble impliquer que seule une poignée de types de trous noirs de base peut exister dans l'univers réel, pour une série de documents révolutionnaires.
Ce que Hawking et Strominger ont découvert, et s’efforçaient de formaliser jusqu’à son décès, c’était que le théorème était, selon Strominger, «une réponse mathématique précise à la mauvaise question physique. Et si vous posez soigneusement la question de la bonne manière, il existe en fait une variété infinie de trous noirs. »De plus, il ajoute qu'il serait possible d'éviter le fameux« paradoxe de l'information »selon lequel l'information serait perdue à jamais dans un trou noir. si la forme du trou noir est considérée comme un reflet unique des informations qu’il a consommées.
Strominger se souvient avec tendresse d'une récente retraite académique au cours de laquelle Hawking et lui «ont eu des discussions très intéressantes, qui se sont poursuivies jusque tard dans la nuit et se sont poursuivies tout au long de l'atelier. Nous avons continué jusqu'à sa mort. »À l'occasion de la mort de Hawking, Strominger a publié un souvenir exubérant du cœur de cet homme de 76 ans, de son humour et de son humilité dans Scientific American :« Le plaisir me manquera presque autant que le la physique. Mais il est difficile de dire où l'un a commencé et l'autre s'est terminé. "
Doeleman, qui s'est toujours considéré lui-même et les autres membres de l'équipe EHT comme des adeptes intellectuels de Stephen Hawking, affirme que son seul regret est que Hawking n'ait pas vécu jusqu'à ce que EHT fasse ses observations marquantes. «J'aime penser qu'il attendait certains des résultats de l'EHT», déclare Doeleman. «Cela aurait été une grande joie de les partager avec lui et nous sommes tous tristes de ne pas avoir cette chance. Mais nous persévérons avec sa mémoire très proche. "
Strominger, lui aussi, se dit déçu que Hawking ne soit pas là pour voir le télescope Event Horizon et les autres descendants modernes de ses idées se concrétiser. Mais il est persuadé que Hawking inspirera les futurs scientifiques - comme l’a inspiré Hawking - pour les générations à venir.
«Les passions de Stephen pour la vie et pour la science étaient indissociables», déclare Strominger. «Ils étaient vraiment les deux faces d'une même pièce. Il a rappelé à beaucoup qu'il n'y a pas que la réalité à la réalité. Ce sur quoi il s'est concentré était la découverte de la vérité scientifique, ce qui est un voyage passionnant, indescriptible, pour tenter de comprendre la réalité de l'univers dans lequel nous vivons. "
