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.
En théorie, rien ne peut s'échapper d'un trou noir, pas même la lumière. De fait, un trou noir comporte plusieurs couches. On trouve d'abord l'horizon des événements, connu sous le nom de point de non-retour, puis le disque d'accrétion.
Il n'est pas impossible qu'on trou noir ait une sortie pour évacuer tout ce qu'il a aspiré, dont la lumière, c'est le « trou blanc ». Le trou noir, le trou blanc et le couloir entre les deux, dont l'existence a été suggérée par Einstein et Rosen, est appelé « trou de ver ».
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 !
Le trou noir est tellement massif qu'il déforme l'espace-temps. 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.
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.
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.
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.
Une horloge avancerait à un rythme plus lent. En quelque sorte, donc, les trous noirs ralentissent le temps. Cet effet est tellement important que, si notre observateur lance un objet dans la direction du trou noir, il ne le verra jamais pénétrer à l'intérieur du trou noir.
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.
Température. Plus un trou noir est massif, plus il est froid. Les trous noirs stellaires sont très froids : leur température s'approche du zéro absolu (0 kelvin ou −273,15 degrés Celsius).
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 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.
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.
En 2019, l'astronomie vibrait d'un événement historique : la première véritable photographie d'un trou noir. Avec M87* (au centre de la galaxie Messier 87), on découvrait alors enfin à quoi ressemblent réellement ces objets cosmiques qui avaient été simplement postulés il y a plusieurs décennies.
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.
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 ...
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 !
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.
Le trou noir supermassif qui niche au cœur de la Voie lactée a été baptisé il y a une cinquantaine d'années déjà. Aujourd'hui, il est connu non seulement des chercheurs, mais aussi des astronomes amateurs, sous le nom de Sagittarius A*. Plongeons vers le centre de notre Galaxie pour comprendre pourquoi.
Avec une vitesse de libération de 300 000 km/s un trou noir est considérablement plus dense que tous les objets astronomiques connus. Dans le cadre de la relativité générale, un trou noir déforme la trajectoire des particules massives et aussi celle de la lumière (Figure).
Trous noirs stellaires, trous noirs supermassifs et minitrous noirs. Les trous noirs stellairestrous noirs stellaires se forment à l'occasion de l'effondrement gravitationnel de certaines étoiles massives qui explosent en supernovae. On sait qu'il existe, au cœur de certaines galaxies, des trous noirs dits supermassifs ...