A chaque fois que je dis que je suis astrophysicien, on me pose cette question, alors je vais essayer d'y répondre de manière simple ici: "C'est quoi un trou noir?" Rappel d'un thread, comme c'est la rentrée.👇
Tout d'abord, un peu d'histoire: au 18ème siècle, Isaac Newton publie sa théorie de la Gravitation Universelle. Les objets s'attirent, et plus ils sont massifs et proches, plus cette attraction est forte! C'est cette gravitation qui empêche mes étudiants de se lever le vendredi!
La gravitation agit ainsi sur ce que l'on jette. Jetez une pierre, elle devrait retomber. Si vous lancez une fusée, elle va quitter la Terre. Pour s'échapper de la gravité terrestre, il faut dépasser une certaine vitesse, qu'on appelle la vitesse d'échappement. ©B.Brondel
La théorie de la gravitation montre que cette vitesse d'échappement dépend de la masse de l'objet considéré, et de la distance au centre de l'objet. Plus un objet est massif et petit, plus il est difficile de s'en échapper. ©Wiki
En 1784, l'astronome anglais John Michell propose alors que si un objet astronomique est très dense, sa vitesse d'échappement pourrait devenir plus grande que celle de la lumière! Du coup tout ce qui rentre ne pourrait pas s'en échapper!!!
C'est le concept classique du trou noir: un objet tellement dense qu'il faudrait aller plus vite que la lumière pour en sortir. Et là on en vient à Einstein qui a postulé dans le cadre de sa théorie de la relativité que rien ne pouvait aller plus vote que la lumière!
La description d'un trou noir selon nos connaissances actuelles est bien plus complexe. Tout objet déforme ce que l'on appelle l'espace-temps. Plus l'objet est massif, plus l'espace-temps est déformé, cela influence l'orbite des planètes, la propagation de la lumière etc...
Le trou noir courbe l'espace temps si fortement que la lumière ne peut pas en sortir!
En gros, un trou noir c'est presque aussi dense que du Kouign Amann!
Mais d'où viennent ces trous noirs, et est-ce qu'ils existent?
l y a à priori deux façons principales de former un trou noir: lorsqu'une étoile s'effondre en supernova, sa masse va se concentrer dans un tout petit volume, pour peut être donner un trou noir. Des trous noirs se sont aussi formés juste après le Big Bang.
Depuis quelques années, on peut même en observer! Savez vous qu'au centre de la galaxie trône un trou noir dont la masse est 4 millions de fois celle du soleil? Voici des observations d'étoiles orbitant autour de ce monstre!
Et sans doute l'une des vidéos les plus hallucinantes que j'aie jamais vue!Un zoom vers ce monstre, à plus de 25000 années-lumière, au centre de notre galaxie. © ESO/L. Calçada,
Avec les détecteurs d'onde gravitationnelles, on peut maintenant "voir" des trous noirs fusionner à des milliards d'années lumière de nous!
En 2019, on a même pu obtenir la première image d'un trou noir, le trou noir supermassif au centre de la Galaxie M87. Il a une masse supérieure à 6.5 MILLIARDS (!!!) de fois celle du soleil, et sa taille est équivalente à 3 fois l'orbite de Pluton. ©EHT
Le 12 mai dernier, celui au centre de notre galaxie, Sgr A* a aussi été imagé. ©EHT
Les trous noirs sont des sources de fantasmes, de fiction et de peur! Mais savez vous que si on remplaçait le soleil par un trou noir de la masse du soleil... l'orbite de la terre ne changerait pas. Les trous noirs ne sont pas des aspirateurs (il fat juste ne pas aller trop près)
La théorie de la Relativité Générale (Einstein) explique en gros ce qui est très massif, et celle de la mécanique quantique ce qui est petit. On n'a pas encore de théorie qui unifie les deux, or c'est ce dont on a besoin pour vraiment comprendre les trous noirs. Qui s'y lance?
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