Un trou noir est souvent considéré comme un aspirateur, cependant, ce n’est pas vrai du tout ! En réalité, un trou noir et une masse énormément dense mais avec un très petit volume. De ce fait, il pèse extrêmement lourd dans l’univers ce qui cause le gravitanional lensing. Les trous noirs une telle force gravitationnelle que tout ce qui rentre dans un trou noir, ne peut s’en échapper. Pas même la lumière.
Petit exemple qui me fait toujours me dire qu’on est ridicule à côté de l’univers :
“Si on transforme la Terre en un trou noir, on pourrait le mettre dans notre poche.”
Il existe plusieurs types de trous noirs recensés à ce jour. En voici la liste :
Les trous noirs stellaires sont principalement ceux qui se déplacent librement dans l’univers. Selon les scientifiques, il y en aurait des millions rien que dans notre galaxie !
Les trous noirs supermassifs sont ceux qui sont se trouvent au centre des galaxies. Ce sont des objets ayant une masse des centaines de milliers à des milliards de fois supérieure au Soleil.
Les trous noirs intermédiaires sont ceux qui ont une masse comprise entre les trous noirs stellaires et les supermassifs. Ils auraient une masse des centaines à des centaines de milliers de fois celle du Soleil.
Les trous noirs primordiaux sont ceux que les scientifiques pensent qu’ils sont apparus durant les premières secondes suivant la naissance de l’univers (Big Bang). Ils auraient potentiellement une masse 100’000 fois inférieure à un trombone jusqu’à 100’000 fois la masse du Soleil.
L’anatomie d’un trou noir est un sujet très intéressant pour comprendre un peu mieux leur fonctionnement. Voici leur anatomie selon la NASA :
C’est l’élément faisant d’un trou noir, un trou noir. On le considère comme la surface d’un trou noir. C’est la limite à ne pas franchir au risque de rester coincé dans le trou noir éternellement.
C’est la source principale de lumière d’un trou noir. Il s’agit en réalité d’un disque de poussière que le trou noir consomme gentiment. Ce processus de consommation est appelé l’accrétion.
L’horizon des événements capture toute la lumière qui le franchit, et l’espace-temps déformé autour provoque une redirection de la lumière par effet de gravitational lensing. Ces éléments provoque donc la formation d’une zone sombre, environ 2 fois plus grande que la surface du trou noir. Cette zone est appelée l’ombre de l’horizon des événements.
Sous tous les angles d'observation, de minces anneaux lumineux apparaissent à la périphérie de l'ombre du trou noir. Ces anneaux sont en réalité des images multiples et fortement déformées du disque d'accrétion. Ici, la lumière provenant du disque effectue plusieurs orbites autour du trou noir avant de nous parvenir. Les anneaux les plus proches du trou noir sont plus fins et plus faibles.
Sous la plupart des angles, un côté du disque d'accrétion apparaît plus brillant que l'autre. Près du trou noir,
le disque tourne si vite qu'un effet prédit par la théorie de la relativité d'Einstein devient visible.
La lumière provenant de la partie du disque qui tourne vers nous devient plus brillante et plus bleue. À
l'inverse, la lumière du côté qui s'éloigne devient plus faible et plus rouge. C'est l'équivalent optique d'un
phénomène acoustique quotidien : la hauteur et le volume d'un son—comme une sirène—augmentent et diminuent à
mesure
que la source s'approche puis s'éloigne. Les jets de particules du trou noir accentuent encore davantage cet
effet.
Il est considéré comme l'un des environnements physiques les plus extrêmes de l'univers. De puissants champs
magnétiques traversant le disque d'accrétion interne s'étendent au-delà de celui-ci, créant un nuage ténu et
turbulent à une température de plusieurs milliards de degrés.
Les particules de la couronne orbitent autour du trou noir à des vitesses proches de celle de la lumière.
Il s'agit d'une source de rayons X dont l'énergie est bien supérieure à celle émise par le disque d'accrétion,
mais les astronomes tentent encore de déterminer son étendue, sa forme et d'autres caractéristiques.
Dans les trous noirs de toutes tailles, un phénomène étrange peut se produire près du bord intérieur du disque
d'accrétion. Une petite quantité de matière se dirigeant vers le trou noir peut soudainement être redirigée vers
une paire de jets qui s'éloignent de celui-ci dans des directions opposées.
Ces jets projettent des particules à une vitesse proche de celle de la lumière, mais les astronomes ne
comprennent pas encore parfaitement leur fonctionnement.
Les jets provenant des trous noirs supermassifs, ceux que l'on trouve au centre de la plupart des grandes
galaxies, peuvent atteindre des longueurs de plusieurs centaines de milliers d'années-lumière.
Lorsque les jets forment un angle avec notre ligne de visée, nous ne pouvons facilement détecter que celui qui
est dirigé vers nous en raison de l'effet Doppler. Ce processus rend le jet proche considérablement plus
lumineux, mais atténue considérablement le jet arrière.
La relativité générale prédit que le centre même d'un trou noir contient un point où la matière est écrasée
jusqu'à atteindre une densité infinie.
C'est la destination finale de tout ce qui tombe dans l'horizon des événements.
La singularité peut être soit une structure physique, soit une structure purement mathématique, mais pour
l'instant, les astronomes ne savent pas laquelle des deux est la bonne.
La prédiction d'une singularité pourrait signaler les limites de la relativité, où les effets quantiques non
inclus dans la théorie deviennent importants dans une description plus complète de la gravité.
Des trous noirs massifs, il y en a des quantités phénoménales. Cependant, il y en a qui sorte beaucoup du lot…
Sagittarius A* (Trou noir supermassif central de la Voie Lactée) = ~4 millions de M⊙ (Masse
Solaire)
TON 618 (Second trou noir le plus massif connu) = ~66 milliards de M⊙
Phoenix A (Trou noir le plus massif connu) = ~100 milliards de M⊙
En sachant que dans le Soleil on peut mettre 1.3 millions de Terres, on peut donc faire le calcul rapide qui nous donne environ 130 milliards de Terres dans Phoenix A (si mes calculs sont justes) !
Ce chapitre court va expliquer rapidement une théorie qui a l’air complètement absurde, mais qui n’est pas nécessairement impossible !
Cette théorie nous dit que, selon certains scientifiques, notre Univers serait à l’intérieur d’un trou noir ! Je n’ai pas énormément de détails concernant cette théorie… Je vous invite donc à chercher sur Internet plus d'informations à ce sujet si vous le souhaitez.
On dit qu’il n’y a pas de son dans l’espace, ce qui est vrai. Donc comment est-ce possible ? Et bien, c’est très simple. En fait, le trou noir a émit des ondes dans l’espace qui ont pu être détectées et traduites en son audible. Après la traduction, la NASA a obtenu un son dont la note correspondait à un si bémol 57 octaves en dessous du do médian ! Ils ont donc amplifier fortement l’audio pour obtenir un son audible. Le voici :
Pour terminer le chapitre sur les trous noirs, je vous présente une simulation publiée par la NASA sur ce que l’on verrait si on rentrerait dans un trou noir. La voici :