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Les trous noirs, ces énigmes de notre cosmos

Massifs, gloutons, surpuissants. Prédits par la théorie mais jamais directement observés, les trous noirs, dont on pourrait voir la première image ce mercredi, restent parmi les objets les plus énigmatiques de notre cosmos.

Un trou noir est un objet céleste qui possède une masse extrêmement importante dans un volume très petit. Comme si la Terre était comprimée dans un dé à coudre, ou comme si le soleil ne faisait plus que 6 km de diamètre, expliquait récemment à l’AFP Guy Perrin, astronome à l’Observatoire de Paris-PSL.

Selon la loi de la relativité générale établie en 1915 par Albert Einstein, qui permet d’expliquer leur fonctionnement, l’attraction gravitationnelle de ces « monstres » est telle que rien ne peut s’en échapper, ni la matière, ni la lumière, quelle que soit la longueur d’onde. On ne peut donc pas directement les observer.

De plus, la force de gravité qui émane du trou noir est tellement phénoménale qu’on ne sait pas recréer un tel environnement en laboratoire.

La science en a identifié deux types.

D’une part les trous noirs stellaires, qui se forment à la fin du cycle de vie d’une étoile. Ils sont extrêmement petits: tenter d’observer les plus proches de nous équivaudrait à chercher à distinguer une cellule humaine sur la Lune.

D’autre part les trous noirs supermassifs, qui logent au centre des galaxies et dont la masse est comprise entre un million et des milliards de fois celle du Soleil. Ils ont commencé à se former très tôt dans l’univers, avec les galaxies. Ils grossissent donc depuis quelque 10 milliards d’années. Mais leur formation reste un mystère.


Les deux trous noirs traqués par les chercheurs de la collaboration Event Horizon Telescope, qui doivent dévoiler les résultats de leurs recherches mercredi, sont deux supermassifs.

L’un, Sagittarius A* est blotti au centre de la Voie Lactée, à 26.000 années-lumière de la Terre. Sa masse est équivalente à 4,1 millions de fois celle du Soleil. Son rayon équivaut à un dixième de la distance entre la Terre et le Soleil.

L’autre est l’un des trous noirs connus les plus massifs, 6 milliards de fois plus que notre Soleil et 1.500 fois plus que Sgr A*. Il est situé à 50 millions d’années-lumière de la Terre, au coeur de la galaxie M87. Il est bien plus gros que Sagittarius A* mais il est tellement plus loin de nous que, vue de la Terre, « sa taille apparente devrait être légèrement inférieure à celle de Sgr A* », précise l’Event Horizon Telescope.

Sous l’effet de l’énorme attraction gravitationnelle, les étoiles trop proches sont aplaties, étirées puis disloquées, le gaz porté à des chaleurs extrêmes. Gaz et morceaux d’étoiles tournent en spirale autour du trou noir pour finalement y plonger, en générant un sursaut brillant de lumière ultra-violette.

« Quand un trou noir commence à aspirer de la masse, cette dernière devient très chaude, elle brille et émet de la lumière », résume Paul McNamara, responsable scientifique à l’ESA (Agence spatiale européenne) de LISA Pathfinder, un futur observatoire spatial.

A défaut d’observer un trou noir, les astronomes cherchent depuis des années à identifier le pourtour d’un monstre grâce à ces phénomènes se déroulant en limite.



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