| Ces étoiles géantes qui ont consommé toute leur énergie Affirmer que les trous noirs sont les ombres d’immenses étoiles n’est pas le fruit de l’imagination d’un poète candide ou d’un astronome rêveur : la plupart des trous noirs se forment à la mort d'une étoile !
Mais un trou noir n’est pas la dépouille de n’importe quelle étoile…
Une étoile qui ne peut plus briller
Lorsqu’une étoile vient à manquer de son combustible nucléaire qui la fait vivre et briller (l’hydrogène), elle amorce une contraction et son éclat diminue. Plus elle est grosse, plus la fin de son existence est cataclysmique : si sa masse dépasse un seuil critique, elle peut s’effondrer sur elle-même !
Pour les étoiles les plus massives, une gigantesque explosion se produit. Cette explosion spectaculaire, qu’on appelle « supernova », disperse d’énormes quantités de matières dans l’espace mais épargne le cœur de l’étoile, qui se contracte brutalement sur lui-même.
Dans certain cas*, un phénomène mystérieux se produit au coeur de la supernova : toute la masse de l’étoile est comprimée en un instant. Sa vitesse de libération est telle qu’elle égale celle de la lumière et celle-ci se trouve alors littéralement piégée par l’étoile. Rien, pas même la lumière, ne peut s’en échapper. C’est le trou noir !
Invisible, mais détectable !
Mais alors, s’il est impossible de voir les trous noirs, comment avons-nous découvert leur existence ?
Les trous noirs font partie des premiers objets cosmiques qui ont été découverts par le biais d’équations mathématiques et non par observation directe. La tâche des astronomes a ensuite été de vérifier que les résultats théoriques obtenus pouvaient être confirmés par les observations du ciel, car les trous noirs provoquent des phénomènes faciles à détecter :
Les planètes, qui gravitent autour d’une étoile comme dans notre système solaire, continuent à tourner autour d’elle, même quand elle devient trou noir.
Les particules de poussières, attirées par un trou noir, surchauffent et émettent des rayons X détectables par des télescopes situés hors de l'atmosphère terrestre.
Un trou noir agit comme une lentille quand il passe entre la terre et une étoile : la lumière de l'étoile est déviée et paraît plus brillante.
Enfin, en calculant la masse de certaines régions de l'espace, la localisation d’une petite région noire très massive peut indiquer la présence d’un trou noir.
Un trou noir est d’autant plus difficile à voir qu’il n’est pas nécessairement grand. Il ne fait pas plus de 6 km de diamètre : la taille de la ville de Lyon sans son agglomération. Cependant sa masse est telle qu’il attire tout ce qui passe près de lui, absorbant ainsi la lumière et d'autres trous noirs pour en former un toujours plus attirant.
Alors gare aux trous noirs ! Rien ne peut résister à leur pouvoir d’attraction. |
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Notes :
- Quand l’étoile n’est pas assez massive, c’est une étoile à neutron qui naît de l’explosion.
- On soupçonne l’existence d’un trou noir à l’intérieur de chaque galaxie. Ces trous noirs, pense-t-on, ont des masses de l’ordre de 10 millions à un milliard de fois celle de notre étoile.
- Dans 5 milliards d’années, notre soleil deviendra une géante rouge mais il ne deviendra jamais un trou noir car sa masse originelle est insuffisante.
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Le saviez-vous ?
- On qualifie les trous noirs de « stellaires », mot qui provient du latin « stella » signifiant « l’étoile »
- Un objectif de l’astrophysique nucléaire est de comprendre comment naissent, vivent et meurent les étoiles
- Dans le gaz stellaire, l’hydrogène et l’hélium sont de loin les éléments chimiques les plus nombreux, suivis de l’oxygène, du carbone et de l’azote
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