Vous avez peut-être entendu dire que les trous noirs émettent de la lumière ; que les noyaux brillants observés dans les galaxies sont le résultat des trous noirs supermassifs en leurs centres.
Si les trous noirs sont si denses que même la lumière ne peut échapper à leur gravité, comment alors un trou noir peut-il être brillant ?
Certains des objets les plus célèbres et énigmatiques de l’Univers, les trous noirs se forment lorsque les étoiles les plus massives meurent.
L’étoile explose en supernova et son noyau s’effondre de manière irréversible.
Finalement, il y a tellement de masse concentrée dans un volume si petit que la vitesse de fuite de l’objet dépasse la vitesse de la lumière.
Vue d’artiste de la lumière se courbant autour d’un trou noir supermassif. Crédit : Keanu 2 / Getty Images
Trou noir vs lumière : qui gagne ?
Comme son nom l’indique, la vitesse de fuite correspond à la vitesse à laquelle vous devrez vous déplacer pour sortir de l’étreinte gravitationnelle de l’objet.
La vitesse de la lumière est la vitesse la plus rapide possible dans l’Univers, donc si vous devez voyager plus vite que cela pour vous échapper, vous ne pouvez pas.
Toute lumière tombant sur un trou noir ne peut pas nous être réfléchie, c’est pourquoi nous les appelons noirs.
Tout peut être un trou noir s’il est suffisamment dense.
Réduisez la Terre à la taille de votre ongle et sa vitesse de fuite dépasserait la vitesse de la lumière.
Comprendre l’horizon des événements
Une image de 4C 29.30, une galaxie située à 850 millions d’années-lumière. Les données de rayons X de l’observatoire de rayons X Chandra de la NASA sont vues en bleu, la lumière optique obtenue du télescope spatial Hubble est en or et les ondes radio du Very Large Array de la NSF sont en rose. L’émission radio provient de jets de particules se déplaçant à des millions de kilomètres par heure d’un trou noir supermassif au centre de la galaxie. Crédit : NASA
Malgré son nom, vous verrez souvent des animations et des vidéos de trous noirs avec de longs jets s’éloignant d’eux et une mêlée lumineuse de matière autour d’eux.
C’est ici qu’une distinction importante doit être faite quant à ce qui constitue l’intérieur et l’extérieur du trou noir.
Le point de non-retour – l’endroit où la vitesse de fuite dépasse la vitesse de la lumière – est connu sous le nom d’horizon des événements du trou noir.
Rien ne peut être vu au-delà.
Le concept de cet artiste montre un trou noir doté d’un disque d’accrétion expulsant un jet de gaz chaud, appelé plasma. Crédit : NASA/JPL-Caltech
Cependant, la gravité d’un trou noir est si extrême que de la matière est constamment attirée vers lui.
Ce matériau entrant forme une file d’attente appelée disque d’accrétion qui tourbillonne autour du trou noir.
Le matériau présent dans le disque d’accrétion devient très chaud et les champs magnétiques peuvent y être très puissants.
Cela fait briller le disque d’accrétion et peut même propulser des jets de matière qui s’éloignent du trou noir.
Cependant, tout cela se passe juste à l’extérieur de l’horizon des événements, où la vitesse de fuite est inférieure à la vitesse de la lumière.
La matière ne s’échappe toujours pas de l’intérieur du trou noir, mais simplement de son environnement immédiat. Ce n’est qu’une des façons dont nous pouvons repérer les trous noirs même si nous ne pouvons pas les voir directement.
Noyaux Galactiques Actifs
La galaxie spirale barrée UGC 6093 est une galaxie active, c’est-à-dire qu’elle possède un noyau galactique actif. La matière est entraînée vers le trou noir supermassif central, se réchauffant et faisant briller le noyau de la galaxie. Crédit : ESA/Hubble
Les astronomes pensent que la plupart des galaxies ont un trou noir supermassif en leur centre.
Celui qui fait pencher la balance à des millions, voire parfois des milliards de fois, la masse du Soleil.
L’appétit de certains trous noirs supermassifs est particulièrement vorace, ce qui signifie qu’ils possèdent des disques et des jets d’accrétion intenses.
De tels endroits sont connus sous le nom de noyaux galactiques actifs. Ils sont si brillants qu’ils peuvent être vus à des milliards d’années-lumière, une distance bien trop grande pour voir la galaxie elle-même.
Rayonnement de Hawking
Une illustration montrant ce qui génère le rayonnement Hawking. Crédit : Getty Images
On pense également que les trous noirs brillent d’une autre manière, bien que cela n’ait jamais été observé.
Il est connu sous le nom de rayonnement Hawking, du nom du célèbre physicien Stephen Hawking.
Des paires de particules apparaissent constamment le long de l’horizon des événements et elles ne peuvent jamais se recombiner car l’une d’entre elles est pour toujours piégée à l’intérieur du trou noir.
De cette façon, un trou noir devrait lentement perdre de l’énergie et rétrécir, un effet connu sous le nom d’évaporation du trou noir.
C’est potentiellement ainsi qu’un trou noir pourrait mourir, plutôt que d’exister indéfiniment.
2024-02-18 12:31:46
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