Le Grand Voyage (23)

L’univers en vue

Le trou noir

Comme la plupart des objets précédents, leur existence est mise en évidence par les moyens techniques, ondes radio par exemple. Le trou noir est un des plus mystérieux composants de l’univers, d’autant plus qu’il est en principe invisible. Si son comportement est connu, sa fonction dans l’univers en est pour beaucoup au stade des hypothèses. J’ai même lu à quelque part qu’il pourrait être la porte vers d’autres univers. C’est sans doute un peu fantaisiste, mais on ne sait jamais, et il a fallu bien longtemps pour que l’on admette que notre planète n’était pas le centre de l’univers.

En astrophysique, un trou noir est un objet céleste si compact que l’intensité de son champ gravitationnel empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper. Ils sont de divers types, mais fonctionnent de manière à peu près identique. Il est supposé qu’ils existent en quantités énormes et un peu partout.

De tels objets ne peuvent ni émettre, ni diffuser la lumière et sont donc noirs, ce qui en astronomie revient à dire qu’ils sont optiquement invisibles. Toutefois, plusieurs techniques d’observation indirecte dans différentes longueurs d’onde ont été mises au point et permettent d’étudier de nombreux phénomènes qu’ils induisent. En particulier, la matière happée par un trou noir est chauffée à des températures très élevées et émet une quantité importante de rayons X, avant d’être « absorbée ».

Envisagée dès le XVIII^e siècle, dans le cadre de la mécanique classique, leur existence — prédite par la relativité générale — est une certitude pour la quasi-totalité des astrophysiciens et des physiciens théoriciens. Un trou noir n’étant détectable que par les effets de son champ gravitationnel, une observation quasi-directe de trous noirs a pu être établie en février 2016 par le biais de la première observation directe des ondes gravitationnelles, GW150914. Le 10 avril 2019, les premières images d’un trou noir sont publiées, celle de M87, trou noir supermassif situé au cœur de la galaxie M87. Elles sont suivies, le 12 mai 2022, d’images provenant de Sagittarius A, au centre de la Voie lactée. Ces différentes observations apportent ainsi une confirmation supplémentaire de leur existence.

Dans le cadre et donc les limites de la relativité générale, un trou noir est une singularité gravitationnelle entourée d’une zone d’espace dont rien ne peut s’échapper, limitée par une surface appelée horizon. La physique quantique, appliquée aux couples de particules virtuelles apparaissant à proximité de l’horizon, prédit que les trous noirs « s’évaporent » lentement, par émission d’un rayonnement de corps noir appelé rayonnement de Hawking.

Voici ce que l’on peut apercevoir d’un trou noir. Il s’agit de M87 ou Messier 87 dans la Vierge. L’image est en fausse couleurs, mais si on ne trichait pas, en se contentant de notre vision humaine, le tout serait invisible. Cette photo est récente et date de 2019. La dimension du trou noir réel est environ 2,5 fois plus petit que la partie sombre centrale. On peut comparer le trou noir à une sorte de piège cosmique, d’autant plus redoutable qu’il est invisible. Un vaisseau spatial qui s’en approcherait trop près serait irrémédiablement attiré par lui. Son pouvoir d’attraction est terrible, on estime pour le cas ci-dessus un pouvoir d’attraction 6.5 milliards de masses solaires. Son influence doit porter très loin, mais comme dans le cosmos les distances deviennent vite énormes, il n’a qu’en effet disons local. En schématisant, le trou noir se comporte un peu comme votre évier rempli d’eau, quand vous ouvrez l’écoulement, l’eau est aspirée vers le trou de l’écoulement. On peut penser que dans la photo prise de M87, si le trou noir est 2,5 fois plus petit, il a absorbé tout ce qui était aux alentours laissant vierge de toute présence la partie qui l’entoure et qui est sombre. Que devient ce qui est attiré par le trou noir? C’est encore un vaste débat. J’aime assez l’idée, une possibilité parmi d’autres à défaut de certitudes, qu’au bout d’un moment le trou noir étant rempli et ne pouvant prendre plus, il finit par exploser et créer je ne sais trop quoi, une nova par exemple, et relancer un nouveau coin d’univers. une sorte de Big Bang. Qui sait si nous ne sommes pas déjà un truc du genre qui se serait produit il y a quelques milliards d’années? L’idéal serait d’observer l’emplacement d’un trou noir et guetter un changement dans son apparence, quelque chose qui deviendrait visible ou un bouleversement dans son environnement. Le seul ennui, c’est que ce genre d’événement doit être très rare, comme l’apparition d’une nova. et encore visible à proximité de nous. C’est un peu la roulette cosmique.

Quelques mots sur les trous noirs

Comme vous pouvez vous en rendre compte, le trou noir est quelque chose d’extrêmement complexe, et je suis persuadé qu’ils cachent encore bien des mystères. A l’échelle scientifique, c’est encore un domaine qui relève de la physique et où l’observation peut être capitale pour faire progresser notre connaissance, Dans un prochain chapitre, nous allons explorer un domaine qui est lui aussi très visible, mais qui demande un effort d’imagination encore plus grand, la relativité et le temps. Pour s’y préparer, on peut déjà se mettre à l’esprit que le moment présent, celui que vous vivez en lisant ces lignes, est une chose qui n’existe qu’ici. Dès que l’on voyage dans l’univers, il n’existe plus et nous verrons pourquoi.

A suivre

Source . NASA, Wikipedia