Le mystère des trous noirs

Depuis l’énoncé de la théorie de mystérieux trous noirs dans l’Espace en 1939, ces derniers suscitent la curiosité et de folles hypothèses.

Pour mieux comprendre cet engouement, remontons le temps :

 

2019 : Première preuve directe

Le 10 avril 2019, les premières images d’un trou noir sont publiées, celle de M87*trou noir supermassif situé au cœur de la galaxie M87.

Le disque d’accrétion du trou noir M87* imagé par l’Event Horizon Telescope. Le trou noir lui-même est invisible, au centre de la zone noire centrale.

Puis le 12 mai 2022, d’autres images proviennent de Sagittarius A* au centre de notre galaxie. Ces différentes observations apportent ainsi une confirmation supplémentaire de leur existence.

2016 : Première preuve indirecte

Pour la première fois, des vibrations venues de l’espace et d’une étrange nature ont été détectées sur Terre, confirmant une prédiction d’Albert Einstein vieille d’un siècle.

Ces tressautements, baptisés « ondes gravitationnelles », compriment et dilatent à la vitesse de la lumière l’espace-temps qui nous entoure, comme le son le fait avec l’air.

La détection de ce premier clapotis cosmique est détaillée dans la revue Physical Review Letters du 11 février par l’équipe de l’instrument LIGO, aux Etats-Unis, en collaboration avec celles de Virgo, détecteur essentiellement franco-italien et construit près de Pise, et de GEO600, en Allemagne.

1971 : Premières réceptions de rayons X provenant d’un trou noir

L’essor de la radioastronomie a permis de trouver un astre compact dépassant la masse limite autorisée par l’existence d’une étoile à neutrons, et qui était en orbite autour d’une étoile supergéante bleue dans la Voie lactée en direction de la Constellation du Cygne. La source très massive de rayons X détectée, et par extension le trou noir et même le système binaire le contenant, fut appelée Cygnus X1.

Le système binaire comprend un trou noir en orbite autour d’une compagne supergéante. Une partie du gaz soufflé à la surface de l’étoile par son fort vent stellaire est capturée par le trou noir. Le gaz effectue ensuite une descente en spirale vers le trou noir (formant un disque d’accrétion).

Les théories physiques menant à l’hypothèse de trous noirs

1665-1685 : La loi universelle de la gravitation de Isaac Newton

Selon la loi de la gravitation de Newton, la gravitation n’est pas seulement une force exercée par le Soleil sur les planètes, mais tous les objets du cosmos s’attirent mutuellement.

1915 : La théorie de la relativité générale de Albert Einstein

La relativité générale englobe et supplante la théorie de la gravitation universelle.

Plus que l’étude des mouvements des corps et de la gravité, l’idée est que l’espace et le temps sont courbés par la masse d’un objet. Elle énonce notamment que la gravitation n’est pas une force, mais la manifestation de la courbure de l’espace.

Elle prédit des effets absents de la théorie newtonienne mais vérifiés, comme l’expansion de l’Univers, les ondes gravitationnelles et les trous noirs.

1916 : Le rayon de Schwarzschild (de la ligne d’horizon d’un trou noir) de Karl Schwarzschild

Il est le premier à avoir trouvé une solution aux équations gravitationnelles d’Einstein.

Il démontra que lors d’une gravitation d’une quantité de matière concentrée en un point, il apparaît une singularité  à la distance du rayon de Schwarzschild du centre.

(Singularité : zone de taille infime concentrée au-delà du possible imaginé jusque-là)

Il est aussi le premier à avoir décrit les phénomènes de courbure des rayons lumineux au voisinage de points gravitationnels, contribuant ainsi à fonder la théorie du trou noir qui sera développée 50 ans après sa mort. (La lumière ne peut sortir si elle dépasse l’horizon des évènements)

Documentaire « Mystérieux trous noirs »

Regardez de 10min50s à 24min37s pour découvrir les théories historiques et l’explication de la formation des trous noirs.

Astronomie - Mystérieux trous noirs (Documentaire)

PS : 39min37s à 40min35s – L’histoire du fameux pari de Stephen Hawkins concernant Cygnus X-1.

Théories actuelles concernant les trous noirs

Les trous de ver

Le concept d’un trou de ver consiste à créer un tunnel (pont Einstein-Rosen) entre la singularité du trou noir et celle du trou blanc. Un trou blanc aussi appelé « fontaine blanche » est la symétrie d’un trou noir. Au lieu d’aspirer toute matière, le trou blanc l’expulse. Il crée, comme son petit frère, une courbure de l’espace-temps et se trouve à un point différent de l’univers de notre trou noir.

Le trou de ver et le trou blanc n’ont pas été prouvés.

Einstein et Rosen proposaient sérieusement que les singularités pouvaient mener à d’autres endroits de l’Univers, d’autres régions de l’espace et du temps. Mais ils ne pensaient pas que les trous de ver soient utilisables car trop instables.

Cette théorie a inspiré la science fiction : séries Sliders, Stargate SG1, Stargate Atlantis, la BD Universal War One, les films Startrek, Interstellar, les multivers de l’univers Marvel…

Vivons-nous dans un trou noir? (théorie de Nikodem Popławski)

Vivons-nous dans un trou noir ? | 42, la réponse à presque tout | ARTE

Vive la curiosité !



Cordialement,

Mme VERKEST

Sources :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Trou_noir#:~:text=Dans%20le%20cadre%20de%20la%20relativit%C3%A9%20g%C3%A9n%C3%A9rale%2C%20un%20trou%20noir,noir%20appel%C3%A9%20rayonnement%20de%20Hawking.

https://www.lemonde.fr/sciences/article/2016/02/11/les-ondes-gravitationnelles-detectees-un-siecle-apres-avoir-ete-predites_4863745_1650684.html

https://fr.ign.com/science-2/55377/news/des-scientifiques-observent-larriere-dun-trou-noir-pour-la-premiere-fois-prouvant-la-theorie-de-la-r

https://fr.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton

https://fr.wikipedia.org/wiki/Albert_Einstein

https://fr.wikipedia.org/wiki/Karl_Schwarzschild

https://www.leparisien.fr/sciences/voici-la-premiere-image-du-trou-noir-au-centre-de-la-voix-lactee-12-05-2022-PW6UUYASYRBE3H7EILGK6RYZ3U.php

https://www.techno-science.net/definition/8076.html