Trous Nois

Les trous noirs sont les coprs célestes les plus mystérieux et les plus difficiles à observer, et leur nature n'est pas encore parfaitement connue. Provenant d'étoiles mortes selon certains, les trous noirs pourraient constituer des galeries à travers l'espace-temps.

Naissance des trous noirs :

Baptisés par l'astrophysicien américain John Wheeler en 1967, les trous noirs sont le stade ultime de l'évolution d'étoiles de grande masse, c'est à dire supérieures à 8 - 10 masses solaires. Une fois que l'étoile a épuisé ses réserves de combustible nucléaire et qu'il n'y a plus de réactions, celle-ci se contracte complètement et définitivement. C'est la mort de l'étoile. A ce stade son destin est uniquement déterminé par sa masse. Si elle est inférieure à quelque masses solaires, celle-ci continue à se contracter jusqu'à ce qu'elle s'éteigne. Si, en revanche, la masse de l'étoile est importante, elle termine son existance par une énorme explosion de supernova.

Cependant, l'étoile laisse derrière elle une trace encore plus faible que pendant son existance. Suite à son explosion, le noyau subit ce que l'on appelle un effondrement gravitationnel complet, au cours duquel toute la masse restante s'agrège pour former une sphère de dimensions extrêmement compactes et à la densité 10 000 fois celle du noyau atomique.

Effets relativistes :

Les trous noirs sont un laboratoire naturel où on peut vérifier les hypothèses les plus avancées dans le champ de la physique théorique. La théorie de la Relativité générale formulée par Albert Einstein, déclare que les lois de la physique sont influencées par le champ gravitationnel local : le temps passe à des rythmes différents en présence de champs gravitationnels d'intensités différentes (le temps passe plus lentement à proximité d'un trou noir et beaucoup plus vite à proximité d'une étoile comme le Soleil). Par ailleurs, l'espace autour d'un trou noir a également une structure différente. D'après la théorie de la Relativité générale, la présence d'un champ gravitationnel puissant généré par un corps massif comme un trou noir déformerait la structure de l'espace temps alentour, et sa géométrie serait différente. Ce qui veut dire qu'à proximité d'un trou noir, le chemin le plus court pour aller d'un point à un autre ne serait plus la ligne droite mais la ligne courbe, dont la forme est déterminée par le type de déformation spatiale, et donc par la masse même du trou noir.

Mais qu'y a t'il à l'intérieur d'un trou noir ? Les conditions physiques sont tellement différentes de tout ce qu'on peut reproduire expérimentalement qu'il est difficile de faire de quelconques prévisions. C'est pourquoi il existe une multitude de théories. Parmis les plus audatieuses, l'hypothèse selon laquelle les trous noirs seraient une sorte de porte entre différentes dimensions, justement parce qu'ils déforment l'espace et le temps de manière aussi sensible. En entrant dans un trou noir, il serait possible de ressortir par un autre, et à un endroit différent de l'espace et peut être également du temps. L'éventualité la plus crédible, qui repose sur la physique que nous connaissons, est que tout objet, et donc un éventuel vaisseau spatial, qui pénétrerait dans un trou noir, serait immédiatement broyé par l'immense champ gravitationnel.

Les différents types de trous noirs :

Combien de trous noirs y a t'il dans l'univers ? Les théories sur l'évolution des étoiles indiquent que les étoiles de grande masse sont majoritaires. Par conséquent, les trous noirs ou les futurs trous noirs dans notre galaxie sont plutôt nombreux. Etant donné que les étoiles tendent à apparaître en système binaire, les trous noirs ne seraient pas des objets solitaires mais auraient, pour la plupart, une étoile compagne.

Outre les trous noirs de type stellaire, qui apparaissent suite à l'effondrement gravitationnel d'étoiles de grande masse, il existe également une famille de grands frères. Ces derniers se formeraient à l'intérieur du noyau des galaxies suite à l'effondrement gravitationnel de la matière qui s'accumule dans le centre galactique au cours de milliards d'années. Dans ce cas là, il s'agit de trous noirs géants, dont la masse correspond à quelques centaines de millions de masses solaires et à environ 1 % de la masse totale de la galaxie hôte. C'est pourquoi on les appelle trous noirs supermassifs. Selon les théories les plus récentes, toutes les galaxies, y compris notre Voie lactée, auraient, en leur centre, un gigantesque trou noir, et ce serait justement à cause de son action gravitationnelle qu'une grande partie de la matière lumineuse se concentrerait dans les gérions centrales. Cela signifierait, par conséquent, que les trous noirs, considérés pendant très longtemps par les physiciens comme une simple théorie ou comme un phénomène imaginaire, seraient en fait parmis les objets les plus répandus dans l'univers.

Reconstitution d'un trou noir supermassif dans une galaxie riche d'étoiles.

Recherche des trous noirs :

Les trous noirs ne peuvent être identifiés que de manière indirecte, en fonction de leur interaction avec l'environnement qui les entoure. Dans le cas d'un système binaire, il possède une étoiles compagne et tous deux tournent autour d'un point commun. Même s'il n'émet pas de radiation, le trou noir peut signaler sa présence : Etant donné qu'il possède un champ gravitationnel très fort, lorsque le système binaire atteint certaines conditions déterminées par la séparation des deux étoiles et par le rayon de l'étoile compagne, le trou noir intéragit gravitationnellement avec cette dernière en aspirant le gaz de sa surface, comme ci-dessous.