Les trous noirs, grands et fascinants mystères de notre univers, nous intriguent tous plus ou moins. La notion de trou noir a été inventée dès la fin du XVIIIème siècle, par les astronomes Jon Michel, et Pierre Simon Delaplace. Ce sont les premiers à détecter un astre tellement massif, qu’il ne laisserait échapper aucune forme de matière ou de lumière. Mais qu’est-ce qu’un trou noir ? Une porte vers des univers parallèles ? Ce phénomène nourrit bien des fantasmes….
Formation d’un trou noir
Lorsqu’une étoile (dont la masse est de plus de 3,2 fois la masse du soleil) arrive en fin de vie, elle va avoir tendance à s’attirer sur elle même (comme si la Terre était attirée par son propre noyau). L’étoile s’effondre et va se contracter en un objet minuscule, mais d’une masse phénoménale. Pour vous donner une idée de l’intensité, imaginez la Terre et tout ce qu’elle contient, dans votre poche. L’intensité de votre poche deviendra alors si forte qu’elle attirera à elle tout ce qui l’entoure.
En 1915, Albert Einstein publie sa théorie de la relativité générale : il en ressort alors une nouvelle vision de l’espace et du temps, et remet en cause le principe de gravitation. La gravitation n’est plus une force exercée par un objet sur un autre, mais une déformation de la structure même de l’espace-temps. Par exemple, la masse du soleil déforme l’espace temps autour de celui-ci, ce qui explique pourquoi les planètes du système solaire sont en orbites autour de lui : elles prennent la courbure de l’espace temps. Sans cette distorsion, la Terre filerait droit dans l’espace.
Voici une petite vidéo pour mieux vous expliquer le phénomène :
La notion de trous noirs prend alors tout son sens : sa densité est tellement importante qu’il donne naissance à un puits gravitationnel très profond qui déchire l’espace-temps. La courbure engendrée est si forte que rien de ne peux s’échapper de ce puits, même pas la lumière. Mais si aucun rayonnement ne peut donc être émis par un trou noir, comment les déceler dans l’espace ?
L’invisibilité des trous noirs
En effet, les trous noirs n’émettent aucun rayonnement dans aucune longueur d’ondes, ils sont donc impossibles à visualiser dans l’espace. Cependant, les scientifiques arrivent parfois à deviner leur existence, grâce aux phénomènes qu’ils provoquent autour d’eux. Par exemple, le mouvement très rapide de certaines étoiles au milieu de la voie lactée a permis de détecter un objet cosmique de très forte masse concentré dans un rayon très petit. Les astronomes en ont déduit la présence d’un trou noir au centre de notre galaxie. De plus, lors de leur formation, certains trous noirs naissent dans un sursaut de rayons gamma. Ces sursauts peuvent être détectés et interprétés comme la naissance d’un trou noir.
C’est pourquoi il est impossible d’avoir une photo d’un trou noir, et personne ne sait vraiment à quoi ils ressemblent, mais certains scientifiques ont réussi à les représenter de manière hypothétique.
La classification des trous noirs
Il existe plusieurs types de trous noirs, que l’on peut classer en quatre catégories :
– Les trous noirs primordiaux, ou encore micro trous noirs, sont les plus petits qui existent, et se seraient créés au moment de la création de notre univers, il y a 13,7 milliards d’années, bien avant la première lumière émise dans l’espace. Un hypothèse énoncée en 2019 envisage que la 9ème planète du système solaire, aussi appelée planète X, serait un trou noir primordial. Il serait apparemment possible que ces petits trous noirs contiennent de la matière noire, c’est pourquoi ils font l’objet de recherches actives de la part des scientifiques.
– Les trous noirs stellaires : ils ont une masse d’au moins trois masses solaires, et sont créés par l’effondrement d’une étoile massive sur elle même. On estime qu’il y aurait environ 100 millions de trous noirs stellaires dans notre galaxie. Il y a un peu plus d’un an, un gigantesque trou noir stellaire, d’une masse de 70 masses solaires, aurait été découvert dans la Voie Lactée, alors que ce genre de trous noirs n’est pas censé exister dans notre galaxie. Habituellement, la masse des plus gros trous noirs stellaires ne dépassent pas 20 masses solaires. Cette découverte est dont inédite et très intrigante.
– Les trous noirs intermédiaires sont des objets récemment découverts, et ont une masse entre 100 et 10 000 masses solaires. Mais leur existence est encore hypothétique, car très peu ont été observés, et leurs signaux sont parfois très ambigus.
– Les trous noirs supermassifs sont les plus gros trous noirs observés dans l’univers : leur masse peut aller jusqu’à des milliards de masses solaires. Ils se trouvent au centre des galaxies. Notre galaxie contient un tel trou noir en son centre, appelé « Sagittarius A ». La création de ces gigantesques trous noirs est encore floue, car plusieurs hypothèses ont été émises à leur sujet, mais la plus probable serait l’effondrement direct de grands nuages de gaz présents juste après le Big Bang. Ces trous noirs auraient par la suite été amplifiés par les étoiles et gaz environnants.
En 2015, une équipe internationale d’astrophysiciens a pu observer une étoile comparable au soleil en train d’être déchiquetée et engloutie par un trou noir supermassif dans une galaxie proche.
Une porte vers un autre monde ?
La théorie la plus courante concernant les trous noirs, est la destruction pure et simple de tout ce qui y rentre. Mais cette hypothèse va à l’encontre des lois de la mécanique quantique, car aucune matière ne devrait disparaître complètement. Les trous noirs ne sont donc peut être pas aussi sombres qu’ils en ont l’air : en effet, ils pourraient potentiellement avoir une porte de sortie. « Les trous noirs ne sont pas des prisons éternelles, des choses peuvent en sortir et conduire, peut-être, vers un autre univers » déclare le célèbre astrophysicien Stephan Hawking. Après de nombreuses années de recherche, il est le premier à affirmer que contrairement à ce que l’on pensait jusque là, les trous noirs émettent des particules, aujourd’hui appelées « rayonnement de Hawking ». Cette découverte montre que les trous noirs ne font pas qu’aspirer tout ce qui les entoure, et qu’il est possible d’observer certains éléments s’échapper de ces puits gravitationnels.
D’après Stephan Hawking, « Les trous noirs sont plus étranges que tout ce qui a été imaginé par les auteurs de science-fiction mais ils ne sont pas remis en cause par la science ». Il rajoute également : « Si vous sentez que vous êtes dans un trou noir, n’abandonnez pas, il y a un moyen de sortir ». Il existe donc bien une hypothèse dans laquelle les trous noirs seraient en fait un accès à un monde parallèle, une porte vers un autre univers. Encore faudrait-il pouvoir aller vérifier cette théorie, car se rendre dans un trou noir est pour le moment impossible et inenvisageable.
Sagittarius A*, un danger pour la Terre ?
Sagittarius A* est un trou noir supermassif découvert en 1974, situé au centre de la Voie Lactée, (il existe un trou noir supermassif au centre de chaque galaxie) à 25 640 années lumières de la Terre. Il a une masse d’environ 4 millions de masses solaires. Ce trou noir était, jusqu’à l’année dernière, très calme, et n’a jamais réellement inquiété les scientifiques. Mais depuis l’année 2019, il aurait un « appétit » beaucoup plus important, voir inquiétant. En effet, la zone de « non-retour » du trou noir serait deux fois plus lumineuse que les autres années, or cette luminosité correspond à la matière avalée par ce trou noir. Pour l’instant, aucune explication précise n’a été trouvée pour expliquer ce phénomène. Heureusement, la distance qui sépare la Terre de Sagittarius A* est trop grande pour qu’il représente un danger pour nous, bien que les scientifiques continuent de le surveiller tous les ans. Il est d’ailleurs très peu probable que notre planète rentre un jour en collision avec un quelconque trou noir.
En conclusion, les trous noirs, bien qu’ils semblent sortir tout droit d’un roman de science-fiction, sont bel et bien réels et font l’objet de nombreuses questions et recherches chez les scientifiques. Le but serait de pouvoir, un jour, envoyé un robot assez résistant pour filmer l’intérieur d’un trou noir, afin de résoudre le mystère qui pèse sur ces objets célestes.
