Mystérieux géants dangereux ou aspirateurs de matières, si les scientifiques ne savent encore pas tout à leur sujet, de grandes découvertes ont pourtant fait évoluer leur perception et mis au point des aspects longtemps controversés.

D’abord qu’est-ce qu’un trou noir ?

Je serais évidemment tentée de vous répondre « un grand trou tout noir dans l’espace », mais cela laisserait passer plusieurs détails bien trop intéressants pour ne pas être mentionnés, alors si cette définition ne vous convient pas, vous êtes bien partis pour continuer à lire cet article.

En astrophysique, la définition la moins controversée de ce phénomène reste celle-ci : un objet stellaire de masse et de densité si élevée que les corps passant à proximité y sont attirés, et qu’une fois pris dedans, ils ne peuvent plus ni émettre de rayonnement ni en être sortis. Il est optiquement invisible et la façon la plus simple pour déceler sa présence est l’étude de la quantité importante de rayons X qu’il produit.

Il est généralement « visible » lorsqu’il aspire une étoile, la matière lumineuse mettant ainsi en valeur l’intérieur du trou, formant ainsi les représentations visuelles que nous connaissons tous.

Sa grande masse provoque chez le trou noir un effondrement constant de matière dû à sa propre gravitation. La limite où cette matière s’effondre est appelée «  l’horizon » et offre à cet objet de nombreuses caractéristiques aussi importantes qu’intéressantes dont nous reparlerons.

Il existe plusieurs sortes de trous noirs, et comme l’univers est grand nous ne connaissons sûrement qu’une infime proportion de toutes les différentes formes qu’ils peuvent prendre, mais nous allons ici parler des deux plus répandus et par conséquent les plus connus :

Le trou noir stellaire

Formé après la mort d’une étoile massive (initialement dix fois la masse du soleil), comme un phénix renaissant de ses cendres, ce trou noir naît des résidus laissés par l’étoile une fois que les réactions thermonucléaires de son cœur ont cessé de s’opérer. Un tel trou noir pèse en général trois fois la masse du soleil.

Le trou noir supermassif

L’origine de ces trous noirs est encore débattue mais la théorie la plus acceptée est celle qui place leur formation peu de temps après le big bang, aux premiers pas de l’univers. Beaucoup plus lourds que leurs homologues stellaires (leur masse comprise entre quelques millions et quelques milliards de fois celle du soleil), ils sont fréquents et se trouvent en général au cœur des galaxies, il y en a d’ailleurs un dans notre voie lactée : Sagiattarius A*.

La taille d’un trou noir est généralement proportionnelle à la galaxie qu’il habite. Ainsi Sagittarius A* est considéré comme un « petit » trou noir avec une masse de 4 millions de fois celle du soleil. Il se trouve à 24 000 années-lumières de notre planète, mais pas de panique, il ne nous aspirera pas dans un long et douloureux voyage malgré cette courte distance, étant de plus en plus calme et ne déviant pas l’orbite des étoiles autour de lui, même si il a du être un noyau très actif de notre galaxie par le passé.

Grande masse, grande densité et grands secrets, les trous noirs nous réservent encore beaucoup de surprises.

Ce sujet d’astrophysique passionnant nombreux scientifiques a vu sa notion esquissée la première fois en 1784 par John Mitchell après la mise en évidence de la gravitation par Newton. La théorie de la relativité générale d’Einstein fixe l’existence encore controversée de tels objets célestes.

De nos jours des scientifiques font toujours des découvertes sur les trous noirs, comme celles des chercheurs Reinhard Genzel, Andrea Ghez et Roger Penrose (qui avait déjà fait d’importantes découvertes dans ce domaine en co-travaillant avec notamment Stephen Hawkins) qui leur ont valu, ce 6 octobre 2020 le prix Nobel de Physique pour leurs observations. Ils ont apporté une vision mathématique claire et complète de ce qu’était vraiment le concept et ont également mis en évidence les particularités de l’horizon.

À présent que vous en savez un peu plus sur ces géants stellaires, leur masse, leur formation et leurs différents aspects, voudriez-vous partir vers un voyage au centre de l’un d’entre eux et partir au-delà de la définition du temps et de l’espace que nous offre notre planète ? Embarquez dans le vaisseau des mots, je vous emmène.

Imaginez d’abord partir en fusée vers le centre de notre galaxie, à 24 000 années lumières de la terre vers le géant supermassif Sagittarius A*, et là, lorsque vous êtes assez près de son horizon, sortir de cette fusée et y laisser votre équipage désemparé.

Celui-ci vous voit alors vous approcher du centre du trou noir et a l’impression de voir vos mouvements ralentir. Si vous aviez eu le temps de vous munir d’une radio émettant à intervalles réguliers un signal lumineux, ils verraient ce signal ralentir et devenir de plus en plus rouge, les clignotements s’espacer jusqu’à ne plus en voir (le nombre de photons par unité décroissant jusqu’à devenir nul à l’horizon).

Votre équipage verrait également votre corps se déformer au gré des marées, du fait des hétérogénéités du champ gravitationnel du trou noir.

Et puis finalement vous devenez presque immobile à leurs yeux et ne pouvant plus rien faire pour vous, la fusée quitte le lieu avant d’être attirée à son tour.

De votre côté, vous êtes aspiré vers le centre du Sagittarius A*, en passant par une zone de non-retour de la matière, insensible mais pourtant caractéristique des délimitations de l’objet. Plus vous vous approchez de l’horizon, plus la réalité extérieure s’accélère.

Votre équipage et la fusée partent et les mois deviennent des jours, se confondant avec les années lumières qui en vous approchant du centre, passent pour vous comme des secondes. Vous verriez ainsi les étoiles vivre, naître et mourir, toute l’histoire de l’univers se passerait devant vos yeux jusqu’à la fin de celui-ci.

Alors vous entreriez dans l’horizon du trou noir, le centre où est attirée la matière, et en franchissant cette ligne votre corps, jusque-là rendu bien plus résistant que la normale par le pouvoir des mots, se trouverait étiré jusqu’à se disloquer en un million de particules qui viendrait rejoindre la matière du trou noir, et tout cela sans avoir eu l’impression de sentir le temps passer.

Ces objets célestes accompagnent notre univers depuis sa naissance mais les découvertes à leurs sujets restent aussi nombreuses que la diversité des formes qu’ils peuvent prendre. Ils passionnent aussi bien les scientifiques que les écrivains de science-fiction qui savent s’en servir pour faire rêver le grand public. Mais après tout, la vérité que nous offrent ces géants n’est-elle pas digne des scénarios aussi palpitants que les plus grands chefs d’œuvres de SF ?

Pauline

Sources : Wikipédia, Futura.science.com, témoignage d’un scientifique au Parc du Cosmos des Angles, Lemonde.fr., quora.com