Au centre d'un trou noir se situe une région dans laquelle le
Où va ce qui entre dans un trou noir ? La matière qui entre dans le trou noir se retrouverait comprimée dans un même point central, une singularité gravitationnelle. Nos conceptions du temps et de l'espace s'effondrent dans cette singularité.
Les trous noirs jouent aujourd'hui un rôle crucial non seulement en astrophysique mais aussi en physique des particules, et en particulier dans les théories essayant d'unifier la relativité générale et la physique quantique.
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 !
Comme c'est le cas pour les exoplanètes qui se développent autour des étoiles, ces « blanètes » se forment à partir des nuages de poussière tourbillonnante qui entourent les trous noirs. Autour d'un trou noir d'environ un million de masses solaires, de telles « blanètes » verraient le jour en 70 à 80 millions d'années.
On estime ainsi que les trous noirs résidus stellaires commenceront à s'évaporer dans cent milliards de milliards d'années et les trous noirs supermassifs dans un milliards de milliards de milliards de milliards d'années.
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.
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".
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.
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.
1783 : dans le cadre de la théorie corpusculaire de la lumière, John Michell énonce la première notion de trou noir newtonien (appelées « Étoiles foncées ») (en se servant des lois de Newton de la gravitation).
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 ...
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.
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.
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.
Selon Einstein, la masse du Soleil provoque une déformation de l'espace-temps qui est à l'origine du mouvement de la Terre. C'est pour cette raison que des corps sans masse, comme les photons, subissent les défromations de l'espace-temps (voir l'animation sur les lentilles gravitationnelles).
Le temps ne passe pas plus doucement parce que l'on se trouve dans l'espace. Il ralentit parce que l'on s'y déplace vite. Rien de mieux que l'espace pour voyager à de très grandes vitesses ! C'est le célèbre scientifique Einstein qui fit cette incroyable découverte au début du 20e siècle !
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 libération impossible
En appliquant la formule ci-dessus, vous pouvez calculer que sa vitesse de libération serait égale à environ 650000 km/s.
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.
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.
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). Quand elle arrive en fin de vie, cette étoile s'attire sur elle-même et parvient à résister à cette attraction en brûlant de l'hydrogène.
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.
Toutefois, jusqu'à il y a peu, ils n'avaient jamais repéré de petits trous noirs, un véritable mystère astrophysique depuis de nombreuses années. Mais voilà, les astronomes ont découvert un trou noir dont la masse n'équivaut qu'à trois fois celle du Soleil, ce qui en fait le plus petit connu à ce jour.