L'astronomie

Qu'est-ce qu'un trou noir?

Qu'est-ce qu'un trou noir?

Pour comprendre ce qu'est un trou noir, commençons par une étoile comme le Soleil, qui a un diamètre de 1 390 000 kilomètres et une masse 330 000 fois supérieure à celle de la Terre.

Compte tenu de cette masse et de la distance de la surface au centre, il est montré que tout objet placé à la surface du Soleil serait soumis à une attraction gravitationnelle environ 28 fois supérieure à la gravité de la Terre à la surface de la planète.

Une étoile actuelle conserve sa taille normale grâce à l'équilibre entre une température centrale très élevée, qui tend à dilater la substance stellaire, et la gigantesque attraction gravitationnelle, qui tend à se contracter et à la serrer.

Si, à un moment donné, la température interne baisse, la gravitation sera responsable de la situation. L'étoile commence à se contracter et tout au long de ce processus, la structure atomique de l'intérieur se désintègre. Au lieu des atomes, il y aura désormais des électrons, des protons et des neutrons lâches. L'étoile continue de se contracter jusqu'à ce que la répulsion mutuelle des électrons contrecarre toute nouvelle contraction.

L'étoile est maintenant une "naine blanche". Si une étoile comme le Soleil subissait cet effondrement qui mène à l'état de naine blanche, toute sa masse serait réduite à une sphère d'environ 16 000 kilomètres de diamètre, et sa gravité superficielle (avec la même masse, mais à une distance beaucoup plus petite du centre ) serait 210 000 fois plus élevé que celui de la Terre.

Dans certaines conditions, l'attraction gravitationnelle devient trop forte pour être contrecarrée par la répulsion électronique. L'étoile se contracte à nouveau, forçant les électrons et les protons à se combiner pour former des neutrons et forçant également ces derniers à s'écraser en contact étroit. La structure neutronique contrecarre alors toute contraction supplémentaire et ce que nous avons est une "étoile à neutrons", qui pourrait loger toute la masse de notre soleil dans une sphère de seulement 16 kilomètres de diamètre. La gravité de la surface serait 210 000 000 000 fois plus élevée que celle que nous avons sur Terre.

Dans certaines conditions, la gravitation peut surmonter même la résistance de la structure neutronique. Dans ce cas, rien ne peut s'opposer à l'effondrement. L'étoile peut se contracter à un volume nul et la gravité de surface augmenter vers l'infini.

Selon la théorie de la relativité, la lumière émise par une étoile perd une partie de son énergie à mesure qu'elle avance contre le champ gravitationnel de l'étoile. Plus le champ est intense, plus la perte d'énergie est importante, ce qui a été prouvé expérimentalement dans l'espace et en laboratoire.

La lumière émise par une étoile ordinaire comme le Soleil perd très peu d'énergie. Celui émis par un nain blanc, autre chose; et celle émise par une étoile à neutrons encore plus. Tout au long du processus d'effondrement de l'étoile à neutrons, il arrive un moment où la lumière émanant de la surface perd toute son énergie et ne peut pas s'échapper.

Un objet soumis à une compression supérieure à celle des étoiles à neutrons aurait un champ gravitationnel si intense que tout ce qui s'en rapprocherait serait piégé et ne pourrait plus ressortir. C'est comme si l'objet piégé était tombé dans un trou infiniment profond et n'avait jamais cessé de tomber. Et comme même la lumière ne peut pas s'échapper, l'objet compressé sera noir. Littéralement, un «trou noir».

Aujourd'hui, les astronomes trouvent des preuves de l'existence de trous noirs à différents endroits de l'univers. Le 10 avril 2019, la première image d'un trou noir a été publiée, qui se trouve au centre de la galaxie Messier 87 (M87), à environ 55 millions d'années-lumière.

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