Tout comprendre sur le trou noir

La réalisation de la première image réelle d’un trou noir a choqué tout le monde entier. L’actualité n’a pu s’empêcher de générer des questions à leur sujet. Qu’est-ce que le trou noir ? Comment se forme ce trou noir et que se passe-t-il si quelqu’un s’approche de ce trou noir ? Avez-vous également été impressionné par la première photographie du trou noir ?

Ayant des connaissances poussées sur tout ce qui tourne autour, nous allons vous transférer tout notre savoir là-dessus.

Un trou noir est un endroit dans l’espace où la gravité est si élevée que même la lumière ne peut pas la surmonter. La matière à cet endroit est étroitement emballée dans un espace relativement petit, à la suite de la mort d’une étoile. Toute la matière environnante est simplement absorbée.

Dans cet article sur le trou noir, vous trouverez tout simplement :

  • La signification et la formation du trou noir,
  • L’horizon des événements des trous noirs,
  • Les différents types de trou noir.

À présent, laissons-nous nous faire aspirer par ce passionnant sujet. Sans plus tarder, explorons-le !

Globe en verre galaxie jabilune

Qu’est-ce qu’un trou noir ?

Un trou noir est un objet extrêmement dense, avec une telle attraction gravitationnelle que même la lumière ne peut s’en échapper. Les trous noirs ne sont pas vraiment des trous, ils ne sont pas vides. Ils contiennent plus de matière dans le plus petit espace de tout autre objet de l’univers. Parce qu’ils sont si compacts, ils ont une grande force de gravité.

Le trou noir est une matière noire extrêmement dense. En son sein, une terre entière peut être pressée jusqu’à la taille d’une tête d’épingle. Cette masse a un attrait énorme. Toute la matière environnante est simplement absorbée. En règle générale, les trous noirs ne peuvent pas être « vus », car ils avalent même de la lumière.

Les trous noirs ne sont pas des aspirateurs spatiaux malhonnêtes qui aspirent tout ce qui ose les regarder de loin. En réalité, son champ gravitationnel se comporte comme celui de tout autre objet à grande distance. Pour remarquer les effets gravitationnels terrifiants d’un trou noir dans toute sa splendeur, vous devrez vous en approcher de très près.

Noyau dans le cosmos

Historicité des trous noirs

Il est impossible de considérer le problème des trous noirs sans tenir compte de la question de la gravité. De même, il est difficile de parler de la gravité isolément de la personne d’Albert Einstein. Au début du siècle dernier, il publia dans les Annalen der Psychik ses ouvrages les plus importants. Dans ces ouvrages, il illustre sa célèbre théorie de la relativité spéciale et générale.

C’est alors que le monde a appris l’importance de la vitesse de la lumière. L’énergie et la masse sont des manifestations différentes de la même chose. Cependant, les hypothèses les plus importantes sont la théorie de la relativité générale, c’est-à-dire la nouvelle théorie de la gravité. Cette découverte a révolutionné la vision de l’univers, piétinant complètement la perception précédente de l’impact et de l’essence de l’espace.

Jusqu’à présent, la gravité a été une force rigide qui maintient les corps attachés. Cette peinture newtonienne obsolète a été transformée par Einstein en une toile espace-temps extensible. Plus le corps est massif, plus la dépression dans le tissu invisible est importante. Ce concept élégant a changé la compréhension de l’univers, tout en soulevant en même temps de nombreuses questions nouvelles et inquiétantes.

Trou de ver

L’horizon des événements

Les astrophysiciens expliquent qu’un trou noir a autour de lui une circonférence appelée Event Horizon. Event Horizon est le point où la gravité est si forte qu’elle peut absorber même la lumière. Puisque rien ne peut voyager plus vite que la lumière, chaque objet de l’univers serait également entraîné dans le trou noir.

Si vous êtes à proximité de la cascade, vous pouvez vous échapper si vous pagayez assez vite. Mais si vous atteignez le rivage, il n’y a pas d’échappatoire. Au fur et à mesure que vous vous rapprochez du bord de la cascade, le courant devient plus rapide. Il y a un risque que la pirogue soit brisée en deux par cette différence de forces appliquées, et il en va de même avec le trou noir super massif.

Si une personne tombait dans un trou noir avec ses pieds vers le rivage, la gravité tirerait plus fort sur ses pieds que sur sa tête, car ce sont ceux qui seraient les plus proches du trou noir. Avant même d’atteindre l’horizon, la personne serait moulée en forme de spaghetti, littéralement. Mais si vous tombiez dans l’un des trous noirs super massifs, la situation serait différente.

Espace et constellation

Comment se forment les trous noirs

Les scientifiques pensent que les trous noirs stellaires sont le produit d’une implosion de supernova. Alors que des trous noirs supermassifs se forment aux côtés des galaxies. En même temps, les plus petits objets sont apparus avec la création de l’Univers.

Il y a des trous noirs de presque toutes les tailles dans le cosmos, de la simple masse de notre soleil et des milliards de masses solaires. Les trous noirs proviennent de géantes bleues mourantes. C’est-à-dire de corps célestes (étoiles) qui ont au moins trois fois la masse de notre soleil.

Lorsqu’une géante bleue se refroidit, elle se transforme en une énorme étoile instable. Si cela s’effondre dans un effondrement gravitationnel, les couches externes s’effondrent sur le noyau et conduisent à une explosion (supernova). Après cette explosion, le noyau de l’étoile s’effondre enfin, se condense et devient finalement un trou noir.

Expansion de l'univers

Neuf faits surprenants à savoir sur le trou noir

Ils semblent menaçants et fascinants : les mythes les plus fous s’entrelacent autour des trous noirs. Pas étonnant, même la lumière et l’espace-temps doivent s’incliner devant eux. Voici quelques faits très importants à connaître sur le trou noir

Comment peut-on voir le trou noir ?

Leur existence ne peut être prouvée qu’en mesurant le rayonnement émis par la matière aspirée dans un trou. Les trous noirs peuvent encore apparaître comme des phénomènes extrêmement brillants. Il peut apparaître ainsi, car, le matériau aspiré est chauffé par la rotation des gaz autour du centre du trou noir. Ce matériau commence à briller extrêmement intensément.

Étoile à neutron

Quelque chose peut-il encore s’échapper du trou noir ?

Pendant longtemps, la science a pensé que ce n’était pas le cas. Cependant, le physicien Stephen Hawking a avancé la théorie du « Hawking Radiation ». Selon cette théorie, les particules subatomiques peuvent s’échapper. Sur la base de nouvelles découvertes, la physique suppose maintenant que cela existe.

Où y a-t-il des trous noirs ?

Il existe des centaines ou des milliers de trous noirs plus petits, appelés trous noirs stellaires. Ils sont dans chaque galaxie qui est relativement petite. Les scientifiques supposent également qu’il existe un soi-disant trou noir super massif au centre de l’univers. Autour de ce trou noir super massif tourne la galaxie, y compris dans notre Voie lactée. Ces trous noirs super massifs apparaissent, entre autres, lorsque deux ou plusieurs trous noirs se rejoignent.

Gravitation d'un trou stellaire

La terre finira-t-elle dans un trou noir ?

Préférablement pas. Le trou noir supermassif le plus proche, Sagittarius A, se trouve à 26 000 années-lumière. Vous devez vous approcher assez près d’un trou noir pour que la force de gravité devienne si forte qu’il n’y ait plus d’échappatoire. Incidemment, cette distance critique est appelée « Horizon de l’événement ».

Tourbillon galactique

Que montre exactement la nouvelle photo de la NASA ?

La zone noire au milieu de l’anneau est un trou noir. L’anneau rouge qui l’entoure est la zone devant « Event Horizon ». Nous voyons donc le rayonnement des atomes déchirés des étoiles attirées. Ces formations d’étoiles sont également déchirées, avant qu’elles ne s’approchent si près du trou noir que la lumière ne s’en échappe plus.

Trou noir dans la galaxie

Comment photographier un trou noir ?

Dans un projet commun, plus de 200 chercheurs ont concentré un réseau de huit télescopes géants. Ce réseau est concentré sur quatre continents sur la galaxie M87 dans la constellation de la Vierge, à 55 millions d’années-lumière. Les chercheurs ont pu composer la première image à partir des images individuelles en utilisant un processus spécial appelé « interférométrie ».

Les trous noirs n’aspirent pas tout

L’idée dont les trous noirs sont de gigantesques aspirateurs est très répandue. On a tendance à croire que les planètes, les étoiles, les galaxies, la lumière y sont aspirés tout simplement. En vérité, ils se comportent comme n’importe quel autre objet dans l’espace seulement avec une traction extrêmement élevée. C’est spectaculaire, mais pas un danger omniprésent. Si le soleil se transformait en un trou noir de masse soleil égale, la terre tournerait autour de lui comme le soleil le faisait auparavant.

Million d'années-lumière

Les trous noirs peuvent théoriquement créer de nouveaux univers

C’est encore une thèse abrupte qui est toujours explorée, mais selon la théorie de la relativité, c’est possible. L’énorme compression de masse dans un trou noir pourrait atteindre un point maximum. À partir de ce trou noir, il se dilate à nouveau de manière explosive, similaire à la formation de notre univers.

Les trous noirs peuvent libérer d’énormes quantités d’énergie.

Cela est dû à la matière, principalement composée de poussière et de gaz. Cette matière tourne constamment autour du trou noir près du bord. En raison des vitesses énormes, la masse se réchauffe de telle sorte que de grandes quantités d’énergie sont libérées.

Les différents types de trou noir

Les trous noirs n’ont pas essentiellement les mêmes tailles ni les mêmes formes. Dans la suite de cet article, vous découvrirez les différents types de trou noir.

Trou noir violet

Trous noirs super massifs

Les trous noirs Super massifs sont dans les centres de brillantes galaxies elliptiques et dans le bulbe de la plupart des galaxies spirales. La puissante source radio Sagittaire au centre de la Voie lactée est un trou noir super massif de 4,3 millions de masses solaires. Il y a quelques années, l’estimation de la masse basée sur l’observation de nuages ​​de gaz (la mini-spirale) était d’environ 2,7 millions de masses solaires.

Environ 700 millions d’années après le Big Bang, des trous super massifs d’environ 2 milliards de masses solaires existaient. La plupart des scientifiques s’accordent à dire qu’il provient de trou noir plus petit. En 2017, N. Yoshida et ses collègues ont publié une simulation de l’univers primitif. Dans cette publication des étoiles super massives d’environ 34 000 masses solaires sont formées.

Ce sont ces masses qui s’effondrent ensuite en un trou noir. Dans d’autres scénarios, la lumière UV intense des jeunes étoiles des galaxies voisines empêche la formation d’étoiles dans un nuage de gaz. Il empêche la formation jusqu’à ce qu’elles s’effondrent directement dans un trou noir d’environ 100 000 masses solaires. On espère que le télescope spatial James Webb fournira plus d’informations sur les étoiles et les nuages ​​de gaz dans l’univers primitif.

Trous noirs modérés

Des trous noirs modérés (en anglais trou noir de masse intermédiaire, IMBH) de quelques centaines à quelques milliers de masses solaires peuvent survenir à la suite de collisions stellaires. Au début de 2004, les chercheurs ont publié les résultats d’une étude des galaxies voisines avec le télescope spatial Chandra. Dans cette publication, ils ont trouvé des indications de trou noir de poids moyen dans des sources de rayons X ultra-lumineuses.

Contenu de l'univers

Des trous noirs stellaires

Les trous noirs stellaires (en anglais stellar black hole, SBH) représentent l’étape finale de l’évolution des étoiles massives. Ce sont des étoiles dont la masse initiale est inférieure à trois masses solaires. Ils finissent leur vie en tant que restes d’étoiles relativement peu spectaculaires (naine blanche/étoile à neutrons).

Les étoiles dont la masse initiale est supérieure à trois masses solaires (comme les géantes bleues) passent par les étapes supérieures de la nucléosynthèse. Ils explosent dans une supernova à effondrement de noyau. Les résidus d’étoiles restants se transforment en un trou noir et s’effondrent s’il a encore plus de 2,5 masses solaires.

Les ondes gravitationnelles, la fusion de deux trous noirs stellaires d’environ 36 et 29 masses solaires a pu être observée. Le trou noir résultant a une masse d’environ 62 masses solaires (l’énergie de 3 masses solaires a été rayonnée sous forme d’ondes gravitationnelles). Il s’agit du trou noir stellaire le plus massif connu (en mars 2016).

Masse solaire

Trous noirs primordiaux

En 1966, Jakow Borissowitsch Seldowitsch et Igor Dmitrijewitsch Novikow, ont traité cela plus en détail. Ils sont les premiers à suggérer qu’il pourrait y avoir des trous noirs primordiaux en plus des trous noirs primordiaux. Les trous noirs ont été créés par les supernovæ. Ce sont des trous noirs qui ont été trouvés pendant le Big Bang.

À cette époque, de petits trous noirs, entre autres, pourraient se former avec une masse d’environ 10 à 12 kilogrammes. Il serait donc extrêmement difficile de localiser dans l’espace à l’aide de méthodes basées sur l’optique. En 1990, on se demande si les sursauts gamma les plus courts mesurés sur Terre pourraient provenir de trous noirs primordiaux rayonnants. Car leur durée de vie calculée est de l’ordre de grandeur de l’âge de l’univers actuel.

À partir de ses considérations sur les petits trous noirs, Hawking conclut en 1974 à l’existence du rayonnement de Hawking qui porte son nom. Ce qui signifie que les trous noirs peuvent non seulement avaler de la matière, mais aussi la relâcher à nouveau.

Centre de la voie

Toutes les informations importantes à retenir sur le trou noir

Un trou noir est un endroit dans l’espace où la gravitation est si élevée que même la lumière ne peut pas la surmonter. Les trous noirs font partie intégrante de la littérature de science-fiction. En fait, il n’y a guère d’endroit plus extrême dans l’univers. Ces monstres de masse avalent tout ce qui s’approche de trop près : de la lumière, mais aussi du gaz, de la poussière, et même des étoiles entières. Cela semble assez facile.

Mais, la nature des trous noirs est délicate. Les astronomes étudient les trous noirs pour mieux comprendre l’extrême gravité. Cela, à son tour, pourrait aider à expliquer comment les étoiles se forment et comment elles continuent d’évoluer. Les trous noirs dépassent l’imagination de la plupart des gens. Dans ces trous noirs, des milliards de masses solaires sont comprimées en un point minuscule. Et cela sur un point infiniment petit.

Les physiciens parlent de singularité, un cas particulier. L’énorme masse d’un trou noir exerce une énorme force de gravité. L’espace et le temps se plient. En supposant qu’une personne tombe dans un trou noir, cela la ferait sortir. Stephen Hawking a appelé cela des spaghettis. Dans le même temps, le temps est également étiré jusqu’à ce qu’il s’arrête enfin.

Dans un trou noir, l’espace et le temps n’ont plus de sens, les lois connues de la nature sont complètement outrepassées. Einstein a développé les formules qui prédisent cela en 1915, mais même lui ne croyait pas aux trous noirs dans sa vie. Et à ce jour, il y a encore quelques astrophysiciens qui nient l’existence des trous noirs et recherchent des explications alternatives aux observations astronomiques.

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