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Trou noir
En astronomie, un trou noir est un objet intensément dense (compact), exerçant une attraction (gravité) si forte qu'il empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper : aucune lumière n'est émise du trou noir, c'est pourquoi il est noir !
La gravitation
Avant de décrire le trou noir, il est essentiel de connaître le fonctionnement de la gravitation. Il est à noter que la gravitation n’est pas la même chose que la gravité. On sait que la gravité est la force d’attraction terrestre. Selon la physique, la gravitation c’est la force d’attraction des corps entre eux relativement à leur masse et à leur distance. Par contre, depuis la relativité générale (théorie d’Albert Einstein), la gravitation est perçue comme la déformation de l’espace temps sous l’influence des corps qui l’occupent. Imaginez que vous avez un drap tendu, qui représenterait l’espace-temps. Déposez-y deux poids et vous les verrez se rapprocher. Si les poids sont de différentes masses, le moins massif se déplacera vers le plus massif.
Formation d'un trou noir
Il existe de nombreuses théories différentes sur la formation des trous noirs. Il y a plusieurs hypothèses à propos de la naissance des trous noirs mais la plus connue est celle-ci : les trous noirs se forment lorsque une étoile massive d'environ 8 x la masse du Soleil arrive en fin de vie. Au début l'étoile grossit et devient ce que l'on appelle une supergéante, puis la gravité commence à devenir si forte que l'étoile n'arrive plus à soutenir son poids, donc l'étoile va s’effondrer et exploser pour devenir une supernova puis un trou noir. Celui-ci est si dense qu'il a une gravité extrêmement puissante. Comme il absorbe tout (même la lumière) il apparaît noir à nos yeux (ce qui explique son nom).
Comment voit-on un trou noir ?
Théoriquement, on ne peut pas voir un trou noir, puisqu'il n'émet aucune lumière. De plus, sa taille est relativement faible par rapport à sa masse. Les astronomes repèrent un trou noir en observant les perturbations de la lumière qui passent à sa proximité, comme nous repérons le vent en observant ses effets : il bouge des drapeaux, etc. La lumière est déviée, sa couleur varie (on appelle cela un effet Doppler). Toutefois, on peut en apercevoir un nommé Sagittarius A. Il tient son nom de la constellation du sagittaire et peut se distinguer le soir, à sa droite.
L'animation ci-contre montre ce que pourrait donner l'observation d'une galaxie lointaine au passage d'un trou noir entre l'observateur et la galaxie (cela donne l'impression d'un effet de lentille).
Un « aspirateur » galactique
Lorsqu'un trou noir passe à proximité d'un objet, il attire celui-ci. En effet, plus un astre est massif (c'est-à-dire qu'il a beaucoup de matière), plus la force de gravité qu'il exerce sur les objets qui l'entourent est forte. Plus il est gros, plus un trou noir attire la matière qui l'entoure. Une étoile qui passe près d'un trou noir va alors lui tourner autour de plus en plus vite et s'approcher de plus en plus. Puis, finalement, l'étoile va finir « engloutie ».
 Le savais-tu ?
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| La conservation de la quantité de mouvement | ||
| Imagine une patineuse exécutant une pirouette : elle tourne sur elle-même. Quand la patineuse rapproche ses bras près de son corps, elle tourne de plus en plus vite. C'est à cause d'une loi de la physique qui s'appelle la conservation de la quantité de mouvement.
C'est la même loi qui fait qu'une étoile tourne de plus en plus vite autour d'un trou noir lorsqu'elle s'en rapproche. | ||
La Terre est-elle menacée ?
Non, du moins pas d'après les connaissances actuelles. Les astronomes n'ont pas repéré de trous noirs proches de notre système solaire, heureusement ! Les astres sont suffisamment éloignés les uns des autres pour qu'une rencontre de ce type soit difficile. Mais après quelques recherches supplémentaires, les astronomes ont trouvé un trou noir pas très loin de notre système solaire, mais heureusement il est encore beaucoup trop éloigné pour l’engloutir.
Peut-on créer un trou noir ?
En théorie, des trous noirs peuvent être créés dans des accélérateurs de particules. Mais ces trous noirs-là sont vraiment très petits et leur durée de vie extraordinairement courte, tellement courte qu'ils s'évaporent avant même d'avoir rencontré d'autre matière. (Cette évaporation s'appelle le rayonnement de Hawking.) Il est donc impossible en pratique que de tels trous noirs puissent gagner suffisamment de masse pour devenir un danger pour la Terre.
Des trous noirs de ce type sont aussi créés dans la haute atmosphère de la Terre ou sur la Lune à cause des rayons cosmiques.
Les seuls trous noirs dont l'existence ne fait quasiment aucun doute ont une masse au moins trois fois supérieure à celle du Soleil. Et ceux-là, l'Homme ne peut pas les créer !
Les types de trou noir
Dans l'état actuel de notre Univers, l'effondrement de la matière ne peut aboutir à un trou noir que si sa masse est d'au moins 3 fois celle du soleil. La séparation entre trous noirs "stellaires", "intermédiaires" et "supermassifs" est un peu artificielle dans la mesure où les trous noirs de cette taille, dans la pratique, ne peuvent que grossir (ou rester les mêmes s'ils ne rencontrent pas de matière à "avaler"). Ainsi un trou noir "stellaire" de quelques masses solaires peut très bien devenir énorme s'il se trouve dans une zone où les étoiles sont très rapprochées.
- 1. Primordiaux
Aussi appelés micro trous noirs, les trous noirs primordiaux auraient une taille infiniment petite et se seraient formés durant le Big Bang. Ces trous noirs émettent un rayonnement gamma qui pourrait éventuellement être détecté par des satellites. Ces trous noirs, pour pouvoir durer autant de temps que l'âge actuel de l'Univers, doivent avoir une masse d'au moins 1 milliard de tonnes, pour une taille extrêmement réduite, celle d'une particule comme un proton. Selon certains modèles de physique des hautes énergies, il pourrait être possible de créer des mini-trous noirs similaires aux primordiaux, en laboratoire.
- 2. Stellaires
Les trous noirs de types stellaires ont une masse d'au moins 3 fois celle du soleil (masse minimale pour que l'effondrement aboutisse à un trou noir). Ils naissent à la suite de l’effondrement d’étoiles massives.
- 3. Intermédiaires
Les trous noirs intermédiaires ont été récemment découverts. Ils ont une masse entre 100 et 10 000 fois celle du soleil.
- 4. Supermassifs ou galactiques
La masse des trous noirs super massifs se situe entre quelques millions et quelques milliards de masses solaires (la plupart des galaxies en abriteraient dans leur centre).
- 5. Quasar
Un quasar est un trou noir très gros. Les Quasars se forment quand deux trous noirs super massifs de même masse entrent en collision.
Voir aussi
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Article mis en lumière la semaine du 14 février 2011. |
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