Les trous noirs (ancienne version)

Les trous noirs. Ces monstres de l'univers si mystérieux et effrayants, et surtout si inconnus...auxquels Hawking a pu tirer bon nombre d'informations, feront l'objet du premier article de ce blog. Mais leurs caractéristiques sont assez compliqués et relèvent des mathématiques, si bien que j'ai trouvé préférable d'écrire une version simplifiée, sans mathématiques, pouvant être comprise par tous, avant d'attaquer, probablement l'année suivante, la version "compliquée". Bonne lecture!

Avant propos:

Tout d'abord,pour mieux comprendre,on peut représenter l'espace-temps comme une ligne (bien sûr, ici, il est donc représenté en 2D mais en réalité, il faut se l'imaginer en 3D).D'après la relativité générale d'Einstein, tout corps qui possède une masse va déformer l'espace-temps et va donc créer une sorte de "puits gravitationnel"*.

(source de l'image non-retouchée: google)

*cette idée de puits gravitationnel est quelque peu erronée, mais elle a l'avantage d'être très compréhensible. Disons que, en réalité, les lignes droites convergent, se courbent, vers l'objet en question.

Si un objet passe à proximité, il sera attiré par le corps en descendant le puits gravitationnel (comme une bille dans un bol).

Puisque, en réalité, cela se passe en 3D, on peut simplement représenter le phénomène de cette façon:

Plus la masse de l'astre est importante, plus le puits est grand et profond et donc plus l'attraction est forte. Aussi, la vitesse pour s'échapper de cette attraction doit être plus élevée.

Voilà. Vous êtes maintenant parés pour lire le réel objet de cet article:

Qu'est-ce qu'un trou noir?

Comme vous l'avez vu précédemment, plus la masse d'un objet est importante, plus son champ gravitationnel est élevé. Si l'astre possède une masse vraiment très importante, le puits gravitationnel engendré serait si important que même la lumière ne pourrait s'en échapper. Puisque rien ne se déplace plus vite que la lumière*,rien ne pourra plus s'échapper de cette attraction. C'est cela qu'on appelle un "trou noir".En bref, c'est un astre extrêmement lourd par rapport à sa taille, ayant un champ gravitationnel si puissant que même la lumière ne peut s'en échapper (sauf les particules virtuelles du rayonnement de Hawking, mais pour cela, il faudra lire la version "compliqué" des trous noirs)

*(voir l'article: "la lumière") 

A la base, un trou noir renferme en son centre une "singularité gravitationnelle" et plus on s'éloigne de celle-ci, plus l'attraction est faible. Lorsque l'on s'est assez éloigné, on arrive à une limite appelée "horizon des événements".Derrière cette limite, l'attraction est assez faible pour que la lumière puisse échapper au trou noir.

Comme les trous noirs absorbent toutes lumières passant trop près, ils nous apparaissent noirs et ne peuvent dons pas être vus directement.

(La carotte pouvant être comparée à n'importe quel objet banal)

Cependant, leur présence est trahie par leur influence gravitationnelle très forte. La lumière qui passe en dehors mais proche de l'horizon des événements ne va effectivement pas se faire "emprisonner" mais elle va être déviée créant ainsi des "mirages gravitationnels".

(source de l'image non-retouchée: google)

Ils peuvent aussi être repérés en étudiant la trajectoire des astres environnant qui vont, à force de tourner, chauffer et renvoyer des rayons X et Gamma qui sont très simples à observer.

Naissance s'un trou noir:

Il existe dans l'univers des trous noirs de toutes tailles.Les plus petits, appelés trous noirs stellaires sont les plus courants et c'est donc d'eux que je vais parler en particulier. De plus, les plus grands (dont celui qui se trouve au centre de notre galaxie par exemple), sont beaucoup moins courants et l'on ne sait pas grand chose d'eux. La question qu'il faut donc se poser est:

Comment naissent les trous noirs stellaires?

Tout commence à partir d'une étoile. Mais pas n'importe quelle étoile: une étoile très massive (au moins 8 fois la taille du soleil). On parle alors de "Super géante". Contrairement à une étoile ordinaire, les super géantes ont des caractéristiques différentes à leur mort.Effectivement, une simple étoile s'effondrerait sur elle même et deviendrait une naine blanche ou noire. Au contraire, à leur mort, les Super géantes vont exploser en supernovae. Celle ci va expulser toute la matière mais la force gravitationnelle de l'étoile sera toujours présente. A partir de là, il y a 2 cas possibles: soit l'étoile devient une étoile à neutron (astre très intéressant à lui seul et qui fera l'objet d'un article) ,soit elle devient...un trou noir stellaire (qui va être aussi lourd que l'étoile qui lui a succédé et pourtant minuscule comparé à celle-ci (parfois quelques kilomètres contre des millions pour une super géante).

Malheureusement, les trous noirs stellaires ne "vivent" pas éternellement car, par des phénomènes quantiques complexes (le rayonnement de Hawking) , les trous noirs se dégradent peu à peu au fil du temps et plus un trou noir est petit, moins de temps il vivra (et inversement). D'ailleurs, le gigantesque trou noir central de notre galaxie: Sagittarius* serait déjà vieux de 13 milliards d'années! (l'astérisque faisant partie du nom du trou noir et ne faisant pas l'objet d'une précision sur celui-ci).

En lien avec le trou noir

Les trous noirs étant une théorie maintenant quasi-certaine, ils ont donnés naissance à d'autres théories tel que les trous de vers, qui seraient un raccourci dans l'espace et le temps et même; les trous blancs qui, au lieu d'emmagasiner la matière, la rejetterait. On peut aussi faire allusion à un fait,cette fois, qu'un trou noir ne durerait que quelques heures (voire quelques minutes) pour un stellaire et seulement une centaine d'années (voire moins) pour les plus grands (alors que certains existent depuis plusieurs milliards d'années)...Pour cela, il faut déjà comprendre le temps autrement que tel qu'on le connait ce qui est très difficile(peut-être en reparlerais-je dans le futur).

Merci d'avoir lu.

Samuel.Lpx