Un trou noir : qu’est-ce que c’est ? Explication du phénomène

Le trou noir reste à ce jour l’un des plus grands mystères et l’une des choses les plus meurtrières de l’univers. Si l’existence de plusieurs trous noirs dans l’espace ne fait plus de doute, ils n’en restent pas moins fascinants. Mais que savons-nous d’eux, réellement ? Qu’est-ce qu’un trou noir ? Quels sont les différents types de trous noirs ? Peut-on les observer ? On répond à toutes vos questions.

Qu’est-ce qu’un trou noir ?

Non, un trou noir n’est pas un simple vide comme son nom le laisse entendre. En réalité, ce que l’on appelle communément un « trou noir » est en fait un objet dans l’espace qui crée une gravité si grande que même la lumière semble tomber dedans. Cette impression vient du fait que la vitesse de libération de cet objet dépasse celle de la lumière, ce qui le rend capable d’attirer cette dernière en déformant l’espace entre eux. Parfois même, la puissance du trou noir est si forte que la lumière est totalement absorbée.

Vous vous demandez alors comment se forment les trous noirs ? Nous n’en avons pas tout à fait la certitude, mais l’explication la plus plausible à ce jour est la suivante : les trous noirs naissent lorsqu’une étoile s’effondre sur elle-même à la fin de sa vie. Elle doit être assez massive pour former un trou : son noyau doit être supérieur à trois fois la masse du soleil.

À ce jour, nous ne savons pas non plus ce qui se trouve dans un trou noir. Pour le savoir, il faudrait être en mesure de passer la frontière du trou noir que l’on appelle « l’horizon des événements ». Or, il s’agit aujourd’hui d’un point de non-retour : aucun élément entrant cette membrane ne peut en ressortir. Il est donc impossible de savoir ce qui se trouve au cœur d’un trou noir, ni même d’étudier sa composition. En vous approchant de trop près, vous seriez aspiré et étiré tel un spaghetti (on parle alors de spaghettification).

Quels sont les différents types de trous noirs ?

Il existe différents types de trous noirs. Mais puisque l’on ne peut s’en approcher, cela est en fait déterminé à partir de la masse du phénomène. Ils sont catégorisés de cette façon :

• Les trous noirs stellaires : entre 10 et 24 fois la masse du soleil.
• Les trous noirs supermassifs : au minimum un million de fois la masse du soleil.
• Les trous noirs intermédiaires : à mi-chemin entre les deux, on estime en moyenne que leur masse équivaut quelques milliers de fois celle du soleil.

Les recherches ont tendance à en recenser d’autres. Par exemple, certaines hypothèses avancent l’existence de trous noirs plus petits que les stellaires. Néanmoins, il ne nous a encore jamais été donné d’en mesurer un de cette taille pour confirmer cela.

À l’heure actuelle, le plus grand trou noir est nommé HOLM 15A. Il s’agit d’un trou noir situé à 700 millions d’années-lumière de notre galaxie (corresponds à la distance parcourue par la lumière en une année). Ce trou noir a une masse de 66 milliards de fois celle du Soleil. En comparaison, Sagittarius A, le trou noir le mieux connu qui se trouve au centre de la Voie Lactée, présente une masse de 4 millions de soleils.

Peut-on observer un trou noir ?

En théorie, il n’est pas possible d’observer un trou noir, car il n’émet ni ne réfléchit aucune lumière. Cependant, il reste détectable grâce à la lumière produite par les autres étoiles de la galaxie. Ainsi, et puisque les trous noirs se nourrissent de lumière, on peut inventorier les trous noirs lorsqu’une absence ponctuelle de luminosité se fait remarquer.

S’il n’est pas possible de repérer un trou noir à l’œil nu, des astronomes ont récemment réussi à obtenir des résultats inédits quant à la photographie d’un trou noir. Cela s’est passé en 2019. Pour la toute première fois, les astronomes ont présenté une image du trou noir supermassif situé au centre de la galaxie M87. Cette photographie en fausses couleurs a été permise grâce à un réseau de radiotélescopes postés sur plusieurs continents. C’est en réalité la première fois de l’histoire qu’un trou noir est imagé.

Que se passe-t-il quand un trou noir meurt ?

Selon Stephen Hawkins, un trou noir ne meurt pas, il « s’évapore ». En effet, et toujours selon sa théorie, l’évaporation d’un trou noir est l’idée selon laquelle il peut perdre de sa masse et diminuer de taille jusqu’à disparaitre. Cela se produit à partir du moment où des particules virtuelles sont émises de l’intérieur du trou noir et rejetées. Certaines de ces particules sont alors réabsorbées tandis que d’autres réussissent à s’en échapper. Petit à petit donc, la masse du trou noir diminue.

Cette émission de particules, appelée le rayonnement Hawking, explique que les trous noirs s’évaporent avec le temps. Lentement s’ils sont très massifs, mais beaucoup plus vite s’il s’agit de tout petits trous noirs.

Vous savez désormais tout des trous noirs. Si vous ne pouvez les approcher, sachez que l’espace recèle de secrets. Munissez-vous d’un télescope et partez à leur découverte tant qu’il est encore temps. À l’heure où le jour du dépassement ne cesse de s’avancer, qui sait combien d’étoiles seront encore visibles dans le futur !