Le trou noir de CEERS 1019 pourrait non seulement être le plus ancien, mais aussi le plus petit jamais détecté dans l'Univers primordial. La plupart des trous noirs de cette époque présentent une masse supérieure à 1 milliard de fois celle du Soleil.
Un trou noir est créé après la mort d'une étoile très massive. Le noyau de l'étoile s'effondre sur lui-même, ce qui entraine l'expulsion des couches externes de l'étoile en une gigantesque explosion : une supernova. Tout le reste de la matière se concentre en un petit point appelé singularité.
Le premier trou noir fut détecté en 1971 dans la constellation du Cygne. En 1974, Bruce Balick et Robert L. Brown détectent un astre extrêmement massif au centre de la Voie Lactée qu'ils baptisent Sagittarius A*. Il a fallu attendre la fin des années 1990 pour que sa nature de trou noir supermassif soit prouvée.
Il s'appelle Chuck Clark et il est l'un des meilleurs cosmonautes de la Nasa, l'organisme responsable de la recherche spatiale aux Etats-Unis. Dans 5 ans, cet Américain de 32 ans va vivre une aventure incroyable et très risquée : il s'est porté volontaire pour être le 1er homme à entrer à l'intérieur d'un trou noir !
La relativité générale estime que rien ne peut sortir d'un trou noir, pas même l'information concernant la matière aspirée. Cette opposition de lois physiques concernant les trous noirs, mise évidence par Hawking, porte le nom de "paradoxe de l'information".
L'horizon des événements d'un trou noir est leur point de non-retour. Tout ce qui passe ce point sera avalé par le trou noir et disparaîtra à jamais de notre univers connu. À l'horizon des événements, la gravité du trou noir est si puissante qu'aucune force mécanique ne peut la surmonter ou la contrer.
Un trou noir n'a rien d'un trou
Son nom est trompeur, le trou noir n'a rien d'un trou ! Il provient de la mort d'une étoile, mais seulement d'une étoile suffisamment massive (plusieurs fois la masse du Soleil).
Par rapport à un observateur situé loin du trou noir, tous les phénomènes se passant à proximité du trou noir semblent se dérouler plus lentement. Une horloge avancerait à un rythme plus lent. En quelque sorte, donc, les trous noirs ralentissent le temps.
Un trou blanc, que l'on appelle aussi fontaine blanche, serait, en quelque sorte, le contraire d'un trou noir : si un trou noir est un endroit de l'espace où la matière est attirée, et disparaît, un trou blanc, serait, au contraire, un endroit où la matière « apparaîtrait », et d'où elle jaillirait, un peu à la manière ...
Grâce au télescope Hubble, un trou noir vient d'être découvert à quelques encablures de notre planète après douze années de recherche. Situé à seulement 6.000 années-lumière de la Terre, il a été repéré au cœur de Messier 4, un amas globulaire dans la constellation du Scorpion.
Le terme « trou noir » a été inventé par le physicien américain John Wheeler, en 1967, pour décrire une concentration de masse-énergie qui s'est effondrée gravitationnellement sous sa propre force d'attraction et qui est devenue si compacte que même les photons ne peuvent se soustraire à cette force gravitationnelle.
Un trou noir est une région de l'espace dont le champ gravitationnel est si intense qu'il empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s'en échapper. Le champ gravitationnel est comme une sorte de colle. En fait, le trou noir est tellement massique qu'il attire tous les objets.
Surnommé « la Licorne », cet étrange objet stellaire semble être le plus petit trou noir jamais découvert. Il pourrait aider les astrophysiciens à résoudre l'un des plus grands mystères de l'univers. À près de 1 500 années-lumière de la Terre, un petit trou noir orbite autour d'une étoile géante.
La lumière se déplaçant seulement à la vitesse de la lumière, elle non plus ne peut pas s'échapper du trou noir. Comme rien ne sort du trou noir, pas même la lumière, il n'est pas lumineux et donc totalement noir.
Pour un trou noir de 5 km de rayon et environ 5 M , les forces de marée varient de 1/16 g à 15 g entre 100000 km et 20000 km de l'horizon des évènements. Cette accélération est encore plus élevée pour les trous noirs plus petits.
Une autre caractéristique est l'effet d'entraînement sur l'espace-temps. En effet, l'influence du trou noir sur la géométrie de l'espace-temps est très forte. La rotation de l'astre doit se répercuter sur cette géométrie, donc également sur le mouvement des corps passant à proximité.
Quand la lumière passe à côté, au lieu d'aller sur une ligne droite, elle va être courbée. C'est ce qu'appelle une géodésique de l'espace -temps. Plus le trou noir est compact, plus il est massif, plus la trajectoire de la lumière va être déviée. Cela marche pour tous les corps, y compris pour la Terre ou le Soleil.
La particule à l'extérieur peut s'éloigner du trou noir en emportant de l'énergie. Pour un observateur à distance, le trou noir semble alors émettre un rayonnement, nommé « rayonnement de Hawking », et perdre de l'énergie. Il s'évapore progressivement suivant ce processus jusqu'à disparaître complètement.
Un trou blanc (ou fontaine blanche) est un objet hypothétique qui comme son nom l'indique est l'opposé du trou noir. En effet, tandis qu'en théorie rien ne peut s'échapper d'un trou noir, d'après les cosmologistes, rien ne peut pénétrer dans un trou blanc. De la matière et de l'énergie en sont éjectés en permanence.
Pas n'importe lequel : il s'agit du trou noir supermassif situé au centre de la galaxie Messier 87 (M87), nommé M87*. Ce colosse de 6,5 milliards de fois la masse du Soleil évolue au cœur de sa galaxie, à 55 millions d'années-lumière de la Terre.
Au centre d'un trou noir se situe une région dans laquelle le champ gravitationnel et certaines distorsions de l'espace-temps (on parle plutôt de courbure de l'espace-temps) divergent à l'infini, quel que soit le changement de coordonnées. Cette région s'appelle une singularité gravitationnelle.
Il se trouve que les trous noirs ne sont pas si effrayants. Ils n'ont aucun pouvoir particulier de « succion » qui leur permettrait d'avaler de la matière. Leur seule force d'attraction vient de la bonne vieille gravité, cette même force qui maintient la Lune en orbite et qui nous colle à la Terre.
Rayonnement de Hawking
Dans le cas de l'effet Hawking, à l'horizon d'un trou noir, les forces de marée engendrées par le champ gravitationnel du trou noir peuvent éloigner la particule de son antiparticule avant qu'elles ne s'annihilent.