Chandra rend audible le trou noir de Persée en si bémol

Le trou noir supermassif au centre de l'amas de Persée produit un son. Pas une métaphore, pas une reconstitution artistique : un son réel, propagé par des ondes de pression dans le gaz multimillions de degrés qui baigne l'amas. La note est un si bémol, enfouie cinquante-sept octaves sous le do central d'un piano. Une fréquence si basse qu'une seule oscillation dure environ dix millions d'années. Et cette note est maintenue depuis à peu près deux milliards et demi d'années. La NASA a rendu ce son audible en 2022, et le résultat est à la fois déconcertant et légèrement perturbant.

Andrew Fabian, astrophysicien à Cambridge, a identifié ces ondes de pression en 2003, à partir de données du télescope spatial Chandra. L'article, publié dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, décrit des ondulations concentriques dans le gaz chaud entourant NGC 1275, la galaxie Seyfert au cœur de l'amas de Persée, à environ deux cent quarante millions d'années-lumière de nous. L'observation a nécessité environ cinquante-trois heures de pose sur Chandra, et le résultat est sans ambiguïté : les jets relativistes du trou noir central créent des cavités dans le gaz intra-amas, et ces cavités génèrent des ondes de pression qui se propagent comme du son dans un milieu matériel.

En clair : dans le vide interstellaire, le son ne se propage pas. Mais l'amas de Persée n'est pas vide. Il est rempli d'un plasma à plusieurs dizaines de millions de degrés, suffisamment dense pour transmettre des vibrations acoustiques. Le trou noir est un haut-parleur cosmique, sauf que la fréquence produite se situe tellement en dessous du seuil d'audition humaine qu'il faut la rehausser d'environ cinquante-sept à cinquante-huit octaves pour l'entendre. En pratique, cela revient à multiplier la fréquence par quelque chose comme cent quarante-quatre à deux cent quatre-vingt-huit quadrillions. Le résultat est un drone grave, spectral, qui ne ressemble à rien de ce qu'on associe d'habitude à la musique ou au bruit.

Je dois admettre que la première fois que j'ai écouté cet extrait sur le site de Chandra, j'ai trouvé ça plus dérangeant que beau. C'est le genre de son qui vous colle une ambiance de film d'horreur spatial sans le moindre effort.

Le programme de sonification a été lancé en 2020 par le Chandra X-ray Center en partenariat avec SYSTEM Sounds, un collectif co-fondé par le Dr Matt Russo, astrophysicien à l'université de Toronto, et le musicien Andrew Santaguida. L'idée n'est pas nouvelle en soi (les radioastronomes "écoutent" le cosmos depuis des décennies via l'audification, c'est-à-dire la conversion directe d'un signal en onde sonore, comme le fait LIGO avec les ondes gravitationnelles). Mais le programme Chandra va plus loin avec une technique appelée parameter mapping : au lieu de convertir un signal brut, on associe des propriétés visuelles à des propriétés sonores. L'infrarouge devient les graves, l'optique les médiums, l'ultraviolet les aigus, les rayons X les fréquences les plus hautes. La luminosité d'un pixel contrôle le volume. La position dans l'image détermine le moment où la note est jouée, via un balayage spatial (de gauche à droite, du centre vers l'extérieur, selon l'objet).

Le Dr Kimberly Arcand, responsable de la visualisation au Chandra X-ray Center, pilote le projet avec Russo et Andrew Santaguida. La première publication audio du trou noir de Persée, en mai 2022, a généré un intérêt médiatique considérable, parce qu'elle corrigeait une croyance populaire tenace : "dans l'espace, personne ne vous entend crier." La NASA a répondu, en substance : dans un amas de galaxies rempli de gaz chaud, si, on peut.

Le cas de Cassiopée A illustre bien la finesse du parameter mapping. Chaque élément chimique détecté par Chandra (silicium, soufre, calcium, fer) est associé à un timbre distinct. Le balayage part du centre du rémanent de supernova vers l'extérieur, et le résultat ressemble à une composition musicale qui raconte l'histoire de l'explosion. La nébuleuse du Crabe, les Piliers de la Création, la nébuleuse de la Carène : plus de quarante objets célestes ont été sonifiés à ce jour. En 2025, les sonifications de WR 124, SS 433 et Centaurus A ont rejoint le catalogue.

Le trou noir supermassif de M87, celui dont l'Event Horizon Telescope a capturé la première image directe en 2019, produit une note encore plus grave que Persée. Cinquante-neuf octaves sous le do central. La comparaison s'arrête là en termes d'écoute (à ces niveaux, la différence perceptible entre cinquante-sept et cinquante-neuf octaves est purement intellectuelle), mais elle révèle quelque chose d'important : ces phénomènes acoustiques ne sont pas une curiosité isolée. Les trous noirs supermassifs au centre des amas de galaxies sculptent activement leur environnement gazeux via un processus de rétroaction (feedback en anglais) qui empêche le gaz de se refroidir et de former des étoiles. Les ondes sonores sont le véhicule de cette énergie.

L'onde de pression détectée dans l'amas de Persée a une amplitude colossale : la vague la plus étendue couvre environ deux cent mille années-lumière, soit à peu près deux fois le diamètre de la Voie lactée. C'est un tsunami acoustique au ralenti, qui transporte assez d'énergie pour maintenir le gaz intra-amas à plusieurs dizaines de millions de degrés. Sans ce mécanisme, le gaz se refroidirait, s'effondrerait gravitationnellement et formerait des quantités massives d'étoiles. Les observations du satellite XRISM et de Chandra convergent sur ce point : la rétroaction acoustique des trous noirs est un régulateur majeur de l'évolution des amas de galaxies.

Sur ce point précis, j'hésite encore à qualifier ça de "chant" comme le font les communiqués NASA. C'est efficace pour la communication, mais ça romantise un processus qui relève davantage du marteau-piqueur cosmique que de la berceuse.

Christine Malec, autrice et consultante non-voyante basée à Toronto, a été l'une des premières personnes à tester les sonifications dans un cadre d'accessibilité. Son retour a orienté une partie du développement du programme : l'audio transmet des informations spatiales et spectrales que les descriptions textuelles peinent à rendre. Des études préliminaires menées par l'équipe de Russo montrent des gains d'apprentissage mesurables, chez les personnes aveugles comme chez les voyants, lorsque les données astronomiques sont présentées sous forme sonore en complément du visuel.

Le documentaire "Listen to the Universe", diffusé sur NASA+ en février 2024, synthétise cette démarche. Ce n'est pas un gadget pédagogique. Le parameter mapping permet de détecter des structures dans les données que l'œil manque, parce que l'oreille humaine est meilleure que l'œil pour repérer des variations temporelles fines. Les données multibandes du JWST et de Hubble sur Saturne ou du télescope Euclid sur la matière noire pourraient bénéficier de ce traitement. La question n'est plus "peut-on écouter l'espace ?" mais "que rate-t-on en ne l'écoutant pas ?".

Le trou noir de Persée chante en si bémol depuis plus longtemps que la vie complexe n'existe sur Terre. Il continuera après nous. Le fait que quelqu'un ait eu l'idée de rehausser ce signal de cinquante-sept octaves pour le rendre audible à des primates sur une planète rocheuse, à deux cent quarante millions d'années-lumière de là, est probablement ce que l'astronomie a produit de plus absurde et de plus beau ces dernières années.

• NASA's New Black Hole Sonifications With a Remix - NASA
• Perseus Cluster Sound - Chandra X-ray Observatory
• Sound Catalog - Chandra X-ray Observatory
• Fabian et al. 2003, MNRAS 344(3), L43-L47 - Sound waves in Perseus
• Chandra Press Release: Perseus Cluster 2003
• Strange but True: Black Holes Sing - Scientific American
• Image : Vague géante dans l'amas de Persée, Credit: NASA/CXC/SAO/E.Bulbul, et al., domaine public