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Ciel des Hommes

Trou noir

article de Didier Jamet

paru le 24 février 2002

Un trou noir correspond à une zone de l’espace déformée par une masse énorme concentrée sur une toute petite surface. Cette concentration entraîne une déformation de l’espace en forme de puits, un peu comme quand on se tient en équilibre sur un pied sur un matelas à ressorts. Mais la pente est beaucoup plus verticale dans le cas du trou noir.

Du fait de sa densité phénoménale, le trou noir exerce un tel pouvoir d’attraction gravitationnelle sur tout ce qui l’environne que la lumière elle-même ne peut s’en échapper, d’où son nom.

On pense que les trous noirs se forment à la fin de la vie des étoiles géantes, au moins dix fois plus massives que notre Soleil. Elles commencent d’abord par exploser en supernova. Puis, au terme de cette première phase, si le cœur de l’étoile a conservé une masse supérieure à 3 fois celle du Soleil, alors ce reliquat s’effondre sur lui-même, atteignant une densité telle qu’il déforme et creuse l’espace : un trou noir est né.

Par définition, personne n’a jamais observé de trou noir, puisqu’ils n’émettent aucune lumière. Mais on peut en revanche observer la matière qui environne le trou noir avant de tomber dedans, et qui a des caractéristiques très particulières en termes de vitesse de rotation (proche de celle de la lumière) et de température (plusieurs centaines de millions de degrés), dans ce qu’on appelle un disque d’accrétion.

Cependant, la physique de " l’intérieur " d’un trou noir, pour autant que cette notion ait un sens, est encore très mal appréhendée avec les outils théoriques actuels de l’astrophysique. Il faudra sans doute attendre de maîtriser totalement la détection des ondes gravitationnelles pour espérer comprendre ce qui s’y passe

 

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Capable de courber très fortement l’espace et les rayons lumineux qui s’y déplacent du fait de sa terrifiante densité, le spectacle au voisinage d’un trou noir doit être quelque chose d’assez particulier : en effet, s’il projette l’image du dessus du disque de matière qui s’accrète autour de lui vers un observateur situé dans cet exemple au dessus du plan de rotation du disque, il a aussi la faculté de renvoyer celle du dessous ! Cette simulation informatique nous donne un aperçu de l’illusion optique qui pourrait alors nous dérouter, au lieu de la belle ellipse attendue dans le cas classique d’un corps sphérique entouré d’un anneau, comme Saturne par exemple
Crédit : Darc - observatoire de Paris-Meudon

 

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