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Formation d'un trou noir
Lorsque les gaz et les poussières interstellaires d'une nébuleuse
se contractent (1), il se forme une protoétoile qui laisse échapper
des jets de matière. Celle-ci continue à se condenser par
gravitation, tout en s'échauffant. Lorsque la température
au centre de la protoétoile atteint 10 millions de degrés,
des réactions nucléaires se produisent (2) : une étoile
est née. Puis l'enveloppe de l'astre subit une expansion et un échauffement
(3), ce qui conduit à la formation d'une géante rouge, de
diamètre égal à 10 à 100 fois celui du Soleil.
L'évolution de la géante rouge dépend de sa masse.
Si celle-ci est inférieure à 1,4 fois celle du Soleil, l'astre
devient instable : il éjecte ses couches extérieures dans
l'espace (5), créant une nébuleuse planétaire. Puis
l'étoile se contracte à nouveau (6) : il se forme une naine
blanche, astre de la taille de la Terre. Cette petite étoile se
refroidit, donnant naissance à une naine noire, trop froide pour
briller. Si la géante rouge est une étoile massive, elle
fabrique des éléments lourds, tels que le fer!; elle grossit
(4) et devient une supergéante. Puis elle explose et sa matière
est libérée dans l'espace. Si c'est l'astre entier qui explose
(8), il évolue vers une supernova!; si c'est seulement la partie
externe qui est impliquée (7), il y a formation d'une nova. Selon
sa masse, la supernova donne naissance à une étoile à
neutron (9) ou à un trou noir (10), lorsque le cœur de l'astre qui
a explosé présente une masse suffisamment élevée.
Le Trou Noir.
C’est une région de l'espace dotée d'un champ gravitationnel
si fort qu'aucun corps ni aucun rayonnement ne peut s'échapper de
son voisinage. Cette région a une limite sphérique appelée
horizon, ou surface du trou noir, que la lumière peut traverser
sans pouvoir en sortir. Ainsi, cette région apparaît noire.
Un tel champ peut être créé par un corps de haute densité
et de masse relativement petite — égale ou inférieure à
celle du Soleil — comprimée dans un volume très petit, ou
bien par un corps de faible densité et de masse très importante.
"Trou noir", Encyclopédie Microsoft® Encarta® 99. ©
1993-1998 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.
Qu’y a-t-il dans un trou noir ?
Un puits de matière sans fond, d’où rien ne peut sortir.
Un trou noir est en effet une petite région de l’espace où
la matière est si concentrée que rien n’échappe à
son attraction. Cela a pour conséquence de « creuser »
l’espace comme un puits aux parois abruptes. Tout objet qui tombe dedans
disparaît alors à jamais, même la lumière ! Les
trous noirs n’émettent donc pas de lumière, ce qui explique
qu’on ne peut pas les voir directement.
Les astronomes ne peuvent observer les trous noirs qu’indirectement,
grâce aux effets qu’ils ont sur leur voisinage. Comme par exemple
quand ils arrachent la matière d’une étoile passant à
leur portée.
Ce n’est pas parce qu’on ne peut pas voir les trous noirs qu’on ne
les connaît pas !
Les astronomes commencent même à s’en faire une assez
bonne idée. Ils savent que le centre d’un trou noir est un point
– ils appellent cela une « singularité » - où
les lois de la physique telle que nous la connaissons n’ont plus courts
: même l’espace et le temps y sont totalement déformés.
Ce centre attire inexorablement à lui tout ce qui se trouve
à sa portée. Il est entouré d’un disque où
la matière et la lumière tourbillonnent en attendant d’être
précipitées dans la singularité.
La frontière de ce disque, qui marque la limite entre le trou
noir et l’extérieur, est appelée " horizon des évènements
". C’est une zone de « non retour » en ce sens que tout ce
qui y pénètre ne ressort plus jamais. Aucune information
ne peut donc filtrer au dehors.
Dans un trou noir, le temps se ralentit.
Dans ces conditions, le seul indice que l’on puisse espérer
recueillir de l’existence d’un trou noir provient de la matière
juste avant qu’elle ne pénètre dans l’horizon des évènements.
Car à ce moment, elle s’échauffe énormément
et émet alors un puissant flux de rayons X : ce sont des
rayonnement de même type que la lumière visible, mais beaucoup
plus énergétique. Pour cette raison, les rayons X peuvent
traverser la matière et sont employés en imagerie médicale.
C’est en quelque sorte son dernier message avant d’être piégée
par le trou noir.
Qu’adviendrait-il d’un astronaute téméraire qui déciderait
d’aller y voir de plus près ?
Dés qu’il franchirait l’horizon des évènements,
il ne pourrait plus communiquer avec l’extérieur et disparaîtrait
à jamais !
On peut toutefois imaginer ce qui lui arriverait à l’intérieur
du trou noir : il commencerait par s’étirer démesurément,
sa vitesse s’accélérerait et son " temps propre " se ralentirait
à mesure qu'il s'approcherait de la singularité. Autrement
dit, par exemple, les battements de son cœur s'espaceraient considérablement,
sans qu'il en ait le moins du monde conscience. Et chaque minute qu'il
chronométrerait à sa montre durerait l'équivalent,
pour nous terriens, d'une éternité !
Conclusion.
Les trous noirs sont l'un des phénomènes astronomiques
qui fascinent le plus les astrophysiciens.
Totalement invisibles, car ils ne dégagent aucune lumière
(ils ne font que l'absorber), ils ont été découverts
tardivement dans les profondeurs de l'univers sur base de théories
qui les avaient précédés.
On les a d'abord cru très rares et très lointains avant
de s'aperçevoir qu'il en existait un au centre de notre propre galaxie
: "la voie lactée".
C'est ainsi également qu'ils ont découvert dans notre
galaxie plusieurs astres mystérieux entourés d'un "halo"
de rayon X et qui sont des candidats sérieux au titre de trous noirs.
De fait, leur détection se fait toujours de manière indirecte,
en observant leurs effets sur la matière environnante. Ainsi les
astronomes peuvent détecter les puissants rayons X émis par
la matière juste avant qu'elle ne soit happée par un trou
noir.
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Source : Editions ATLAS.
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