Les trous noirs sont des objets astronomiques denses dont la gravité est si forte que rien, pas même la lumière, ne peut s’en échapper. Tout ce qui franchit la limite de l’influence gravitationnelle d’un trou noir, appelée horizon des événements, tombe dans le trou noir. À l’intérieur de ce trou profond et dense, on ne le reverra plus jamais.
Les trous noirs jonchent l’univers. Certains, plus petits, sont disséminés au hasard dans des galaxies comme la Voie lactée. D’autres, gigantesques, appelés trous noirs « supermassifs », se trouvent au centre des galaxies. Ces derniers peuvent peser entre un million et un milliard de fois la masse de notre soleil. Vous vous posez donc peut-être la question : comment les astronomes peuvent-ils voir quelque chose d’aussi sombre ?
Je suis un astronome qui étudie les tout premiers trous noirs supermassifs qui se sont formés dans notre univers. Je veux comprendre comment ils se forment et dans quel type de voisinage astrophysique ils grandissent.
Il existe différents types de trous noirs
Comment les trous noirs commencent-ils leur vie ? Deux scientifiques célèbres, Albert Einstein et Karl Schwarzchild, ont été les premiers à imaginer l’idée des trous noirs. Ils pensaient qu’à la mort d’une étoile, son noyau pouvait se contracter jusqu’à ce qu’il s’effondre sous son propre poids. C’est ce que les astronomes appellent un « trou noir de masse stellaire », ce qui revient à dire qu’il est plutôt petit.
Les trous noirs de masse stellaire ne sont que quelques fois plus gros que notre soleil. Les trous noirs supermassifs sont en revanche plus mystérieux. Ils sont des millions de fois plus lourds que notre soleil et sont concentrés dans une petite zone de l’univers. Certains scientifiques pensent qu’ils pourraient se former à la suite de la collision et de l’effondrement simultané de nombreuses étoiles, tandis que d’autres pensent qu’ils existent depuis plusieurs milliards d’années.
Les trous noirs qui grandissent
À quoi ressemblent les trous noirs ? La plupart du temps, ils ne se développent pas activement et sont donc invisibles. Mais nous pouvons nous en rendre compte parce que des étoiles peuvent orbiter autour d’eux, tout comme la Terre autour du Soleil.
Lorsque quelque chose orbite autour d’un objet invisible à grande vitesse, les scientifiques savent que cet objet est un trou noir supermassif. C’est le cas de celui le plus proche de nous, qui se trouve au centre de la Voie lactée, à des millions de kilomètres de la Terre.
Quand un trou noir dévore du gaz dans une galaxie, il chauffe ce gaz jusqu’à ce que l’on puisse voir un anneau rougeoyant de rayons X, de lumière optique et de lumière infrarouge. Une fois qu’il a épuisé tout son carburant près de l’horizon des événements, la lumière s’éteint à nouveau et le trou noir devient invisible.
Autour des trous noirs
L’un des « anneaux blancs » les plus célèbres est l’image d’un trou noir dans le film Interstellar. Dans ce film, on essaie de montrer l’anneau de gaz chauffé à blanc et incandescent qui tombe dans le trou noir en pleine croissance.
Dans la réalité, nous n’avons pas une vue aussi rapprochée. La meilleure image de l’anneau entourant un véritable trou noir provient du télescope Event Horizon, qui montre aux scientifiques le trou noir supermassif au centre d’une galaxie appelée M87. Il peut vous sembler flou, mais ce beignet est en fait l’image la plus nette jamais prise d’un objet aussi lointain.
Il existe de nombreux types de trous noirs dans l’univers. Certains sont petits et invisibles, tandis que d’autres atteignent des proportions gigantesques en dévorant tout ce qui se trouve à l’intérieur d’une galaxie et en brillant de mille feux.
Mais ne vous inquiétez pas, les trous noirs ne peuvent pas continuer à aspirer tout ce qui se trouve dans l’univers. Un jour, il n’y aura plus rien d’assez proche du trou noir pour y tomber, et il redeviendra invisible.
Si toi aussi tu as une question, demande à tes parents d’envoyer un mail à : tcjunior@theconversation.fr. Nous trouverons un·e scientifique pour te répondre. En attendant, tu peux lire tous les articles « The Conversation Junior ».