Les trous noirs sont des endroits dans l'espace dont la vitesse de fuite est supérieure à la vitesse de la lumière. Dans ces régions, il existe un champ gravitationnel intense et de la matière stockée dans de très petits espaces.
La masse concentrée d'un trou noir peut être jusqu'à 20 fois celle du Soleil. La taille, cependant, varie; il y en a des grands et des petits, et les scientifiques parient qu'il y a des trous noirs de la taille d'un atome.
Comme son champ gravitationnel est si intense, même la lumière ne peut s'en échapper. De cette façon, ils sont invisibles et il n'est pas possible d'estimer le montant existant, par exemple, dans la Voie lactée.
Première image d'un trou noir (2019)
En avril 2019, des scientifiques ont présenté la première photo d'un trou noir, situé au centre de la galaxie Messier 87 (M87).
La masse de ce trou noir est de 6,5 milliards de fois celle du Soleil et sa distance de la Terre est de 55 millions d'années-lumière.
Sur l'image, nous voyons un anneau lumineux autour d'un centre sombre. Cet anneau est le résultat de la lumière qui se courbe autour du trou noir en raison de sa forte gravité.
Cette image a été obtenue grâce à 8 radiotélescopes répartis sur différentes parties de la Terre et qui font partie du projet Event Horizon Telescope (EHT).
Comment est-il possible de « voir » un trou noir ?
Bien qu'elles ne puissent pas être vues directement, le comportement des étoiles environnantes indique la présence d'un trou noir car la gravité affecte les étoiles et le gaz présents à proximité.
L'intense force gravitationnelle des trous noirs capte les gaz qui se trouvent à proximité et ces gaz lorsqu'ils sont aspirés voient leur énergie potentielle gravitationnelle progressivement transformée en énergie cinétique, thermique et radioactif.
La trajectoire décrite par le gaz vers le trou noir est en forme de spirale et en cours de route des photons sont émis, qui s'échappent avant d'atteindre le seuil du trou noir.
Cette émission forme autour d'elle un anneau lumineux, qui permet son observation indirecte et représente la partie visible dans la première image capturée d'un trou noir.
Types de trous noirs
Les trous noirs sont classés comme stellaires ou supermassifs. Les plus petits sont appelés stellaires et les plus grands sont appelés supermassifs et peuvent avoir la masse de 1 million de soleils ensemble.
Des études de la NASA (US Space Agency) indiquent que chaque grande galaxie a un trou noir supermassif en son centre.
La Voie lactée abrite un trou noir supermassif appelé Sagittaire A, dont la masse est estimée à 4 millions de soleils.
L'hypothèse est que les supermassives se sont formées à l'origine de l'Univers, tandis que les étoiles résultent de la mort d'une étoile en supernova.
Le Soleil ne devrait pas se transformer en trou noir car il n'a pas assez d'énergie pour modifier la gravité actuelle.
Théorie du trou noir
Pendant longtemps, on a cru que le vitesse de la lumière c'était infini. Cependant, en 1676, Ole Roemer a découvert que la lumière se déplace à une vitesse finie.
Ce fait a conduit Laplace et John Michell, à la fin du XVIIIe siècle, à croire qu'ils pouvaient exister étoiles avec un champ gravitationnel si fort que la vitesse d'échappement était supérieure à la vitesse du lumière.
LES Théorie de la relativité Le général d'Albert Einstein a présenté la force de gravité comme résultat de la déformation de l'espace-temps (espace courbe). Cela a ouvert la voie à un cadrage théorique de l'existence des trous noirs.
La même année que la présentation de la célèbre étude de la théorie de la relativité générale, le physicien allemand Karl Schwarzschild a trouvé la solution exacte de l'équation d'Einstein pour les étoiles massives et a lié leurs rayons à leur pâtes. Ainsi, il a mathématiquement démontré l'existence de ces régions.
Au début des années 70, Stephen Hawking a commencé à faire des recherches sur les caractéristiques des trous noirs.
À la suite de ses recherches, il a prédit que les trous noirs émettent un rayonnement pouvant être détecté par des instruments spéciaux. Sa découverte a rendu possible l'étude détaillée des trous noirs.
Ainsi, avec le développement des télescopes qui mesurent les émetteurs de rayons X provenant de sources stellaires, il est devenu possible d'observer indirectement les trous noirs.
Le trou noir du Sagittaire A
Les scientifiques estiment que les galaxies elliptiques et spirales - comme la Voie lactée - ont un trou noir supermassif. C'est le cas du Sagittaire A, qui se trouve à 26 000 années-lumière de la Terre.
L'excès de poussière cosmique dans la galaxie empêche l'observation autour de Sagittarius A. Contrairement aux autres corps célestes, qui émettent de la lumière, les trous noirs ne peuvent pas être observés par les méthodes habituelles. Ainsi, le travail est effectué par ondes radio et rayons X.
trou noir géant
Le plus grand trou noir est 12 millions de fois plus massif que le Soleil. La découverte, faite par des scientifiques chinois de l'Université de Pékin, a été publiée en 2015.
Le trou noir est au centre d'une galaxie - tout comme les supermassifs.
Les scientifiques estiment qu'il s'est formé il y a 12,8 milliards d'années sur Terre et qu'il a une quantité de lumière 420 000 milliards de fois supérieure à celle du Soleil.
A partir de la collision de deux trous noirs, il a été possible de prouver l'existence de ondes gravitationnelles.
En savoir plus sur le sujet:
- La théorie du Big Bang
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