Les trous noirs sont des objets astrophysiques qui fascinent les chercheurs et inspirent nombre d’auteurs de science-fiction. Nous vous proposons de découvrir les caractéristiques d’un trou noir et les preuves de l’existence de ce phénomène non observable.
Qu'est-ce qu'un trou noir ?
En astrophysique, on appelle Trou noir un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense qu’il empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper.
Les trous noirs représentent une concentration de masse si compacte que même les photons ne peuvent se soustraire à leur force gravitationnelle.
Ils sont qualifiés de "noirs" car ils n’émettent pas de lumière.
Puisque la lumière ne peut s'échapper des trous noirs, ce sont des objets invisibles qui ne peuvent pas être observés directement.
Histoire des trous noirs
Le nom de "trou noir" a été employé pour la première fois en 1967 par John Wheeler.
Pourtant, l'histoire des trous noirs a commencé bien plus tôt : en 1784, le révérend anglais John Michell imaginait déjà l'existence d'étoiles invisibles dans le cadre de la théorie newtonienne de la gravitation.
Il a fallu attendre la théorie de la relativité générale d'Einstein pour que l’existence des trous noirs soit sérieusement envisagée. Leur existence a ensuite pu être confirmée grâce à nos connaissances actuelles sur les mécanismes de formation et de mort des étoiles.
Aujourd’hui, l'existence des trous noirs est une certitude pour la quasi-totalité des astrophysiciens et des physiciens théoriciens.
Les différents types de trous noirs
Les astrophysiciens distinguent plusieurs sortes de trous noirs :
• ceux qui se forment à la suite de l’effondrement gravitationnel d’une étoile très massive sont appelés trous noirs stellaires
• ceux qui se trouvent au centre des galaxies ont une masse pouvant aller jusqu’à plusieurs milliards de masses solaires et sont appelés trous noirs supermassifs
• on pense qu’il existe également des trous noirs intermédiaires avec une masse de quelques milliers de masses solaires
• enfin, des trous noirs de masse bien plus faible pourraient s’être formés au début de l’histoire de l’univers, lors du Big bang ; ils sont désignés sous le nom de trous noirs primordiaux (même si leur existence n’est pas confirmée).
A noter : on suppose qu’il y a des trous noirs supermassifs dans bon nombre de galaxies et en particulier au centre de la Voie Lactée
Caractéristiques des trous noirs
Un Trou noir se caractérise par sa masse, concentrée en un point appelé singularité gravitationnelle.
Cette masse permet de définir une sphère centrée sur la singularité gravitationnelle et appelée horizon du trou noir. Son rayon correspond à la limite en deçà de laquelle un Trou noir empêche tout rayonnement de s’échapper.
La région centrale des trous noirs ne peut pas être décrite de façon satisfaisante par les théories physiques en l’état actuel de nos connaissances.
Bien que les trous noirs ne puissent être observés directement, les astrophysiciens savent décrire les conditions qui règnent dans leur voisinage immédiat et peuvent donc les détecter par diverses méthodes indirectes.
Par exemple, la matière qui est happée dans les trous noirs émet une quantité importante de rayons X, ce qui permet de déceler leur présence.
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