7 faits étranges sur les trous noirs

Les trous noirs sont peut-être les caractéristiques les plus fascinantes de notre univers. Comme de longs tunnels sombres vers nulle part (ou des déchets géants), ces appareils mystérieux dans l'espace exercent une traction gravitationnelle si saisissante que rien à proximité - pas même la lumière - ne peut échapper à être avalé. Ce qui entre, (surtout) ne sort jamais. (Plus à ce sujet plus tard.)

Pour cette raison, les trous noirs sont invisibles à l'œil, aussi légers que l'espace vide et sombre qui les entoure. Les scientifiques savent qu'ils existent non pas parce qu'ils peuvent voir un trou réel, mais parce que l'énorme pincement gravitationnel d'un trou noir affecte les orbites des étoiles et du gaz à proximité. Un autre indice est le rayonnement détectable émis lorsque le gaz aspiré est surchauffé. En fait, ces fortes émissions de rayons X ont conduit à la découverte du premier trou noir, Cygnus X-1 dans la constellation du Cygne, en 1964.

Si tout cela ressemble à de la science-fiction, lisez la suite. Ce n'est que la pointe de l'iceberg cosmique. Comme les scientifiques le découvrent, les trous noirs sont encore plus étranges que la science-fiction. Voici sept mystères à méditer.

1. Les trous noirs déforment le temps et l'espace autour d'eux.

S'il vous arrivait de voler près d'un trou noir, son attraction gravitationnelle extrême ralentirait de plus en plus le temps et l'espace de distorsion. Vous seriez rapproché de plus en plus, rejoignant progressivement un disque d'accrétion de matériaux spatiaux en orbite (étoiles, gaz, poussière, planètes) en spirale vers l'intérieur vers l'horizon des événements ou «point de non-retour». Une fois que vous avez franchi cette frontière, la gravité surmonterait toutes les chances de s'échapper et vous seriez super-étiré ou "spaghettifié" en plongeant vers la singularité au centre du trou noir - un point inconcevablement petit avec une masse monstrueuse où la gravité et la densité approcher théoriquement l'infini et les courbes espace-temps à l'infini. En d'autres termes, vous seriez englouti et anéanti dans un endroit qui défie totalement les lois de la physique telles que nous les comprenons.

Faites un voyage simulé ici:

2. Les trous noirs sont de tailles miniatures, intermédiaires et gigantesques.

Les trous noirs de masse stellaire de taille moyenne sont le type le plus courant. Ils se forment lorsqu'une étoile mourante massive, ou supernova, explose et que le noyau restant s'effondre sous le poids de sa propre gravité. Finalement, il se comprime en une singularité minuscule et infiniment dense qui forme le centre. En vérité, les trous noirs ne sont pas vraiment des trous, mais des points de matière hautement compactée avec des empreintes gravitationnelles surdimensionnées. Les trous noirs de masse stellaire pèsent généralement environ 10 fois plus que notre soleil, bien que les scientifiques en aient découvert quelques-uns qui sont considérablement plus grands.

Les trous noirs supermassifs sont les plus grands de l'univers, certains avec des masses des milliards de fois celles de notre soleil. Les scientifiques ne comprennent pas complètement comment ils se forment, mais ces énormes épouvantails célestes peuvent être apparus peu de temps après le Big Bang et sont supposés exister au centre de chaque galaxie, même les plus minuscules. Notre propre galaxie de la Voie lactée tourne autour du Sagittaire A * (ou Sgr A *), qui contient la masse d'environ 4 millions de soleils.

Les chercheurs ont également récemment découvert des trous noirs furtifs qui semblent dévorer les matériaux et les gaz à un rythme plus lent, ce qui signifie que moins de rayons X sont émis, ce qui les rend plus difficiles à détecter. Les astronomes pensent également que de minuscules trous noirs primordiaux se sont formés dans les secondes qui ont suivi le Big Bang. Ces mini-mystères doivent encore être observés, mais le plus petit peut être plus minuscule qu'un atome (mais avec la masse d'un astéroïde), et l'univers peut fourmiller avec eux.

Le trou noir supermassif Sagittaire A * (au centre) se trouve au cœur de notre galaxie de la Voie lactée. Cette image, prise avec le télescope spatial Chandra X-Ray Observatory de la NASA, montre des échos lumineux (encerclés) provenant d'une récente explosion de rayons X. (Photo: NASA / Wikimedia Commons)

3. Il y a trop de trous noirs pour compter.

On pense que la galaxie de la Voie lactée abrite à elle seule quelque 100 millions de trous noirs de masse stellaire, ainsi que le Sgr A * supermassif en son cœur. Avec 100 milliards de galaxies, chacune avec 100 millions de trous noirs de masse stellaire et un monstre supermassif central (sans parler des autres types découverts), c'est comme essayer de compter les grains de sable.

4. Les trous noirs dévorent les choses - et les recrachent régulièrement.

Soyez assuré que les trous noirs n'errent pas dans l'univers comme des prédateurs affamés, des planètes traquantes et d'autres proies spatiales pour le dîner. Au contraire, ces bêtes célestes se régalent de matériel qui orbite trop près, comme cette malheureuse étoile que les scientifiques ont vu avalée au cours de la dernière décennie (le plus long repas de trous noirs jamais enregistré). La bonne nouvelle est que la Terre n'est pas sur une trajectoire de collision avec des trous noirs connus.

Mais ce n'est pas parce que nous sommes peu susceptibles d'être avalés que nous ne devons pas nous inquiéter. C'est parce que Sgr A * (et vraisemblablement d'autres géants supermassifs) lancent parfois des "boules de crachat" de la taille d'une planète qui pourraient un jour nous faire entrer.

Comment les spitballs échappent-ils aux griffes d'un trou noir? Ils sont en fait constitués de matière qui glisse du disque d'accrétion avant de passer le point de non-retour et se fond en morceaux. Dans le cas de Sgr A *, ces gros morceaux sont crachés dans notre galaxie à une vitesse pouvant atteindre 20 millions de miles par heure. Espérons que l'on ne zoomera jamais trop près de notre système solaire.

5. Les trous noirs supermassifs donnent également naissance à des étoiles et déterminent combien d'étoiles une galaxie reçoit.

De la même manière que les fragments de la taille d'une planète sont expulsés du disque d'accrétion, une découverte récente montre que les trous noirs géants dégagent parfois suffisamment de matière pour former de nouvelles étoiles entières. Encore plus remarquable, certains atterrissent même dans l'espace lointain, bien au-delà de leur galaxie d'origine.

Et une nouvelle étude dans la revue Nature, publiée en janvier, suggère que les trous noirs supermassifs non seulement créent de nouvelles étoiles, ils contrôlent le nombre d'étoiles qu'une galaxie obtient en ayant un impact direct sur la rapidité avec laquelle le processus de formation des étoiles s'arrête. La formation d'étoiles, peut-être étrangement, s'arrête plus rapidement dans les galaxies avec des trous noirs plus petits - pour ainsi dire - au centre.

En savoir plus sur la formation d'étoiles de trou noir ici:

6. Il est possible de regarder dans l'abîme.

Le nouveau télescope Event Horizon - propulsé par neuf des télescopes les plus haute résolution au monde - a récemment pris des photos pour la première fois des horizons de l'événement entourant deux trous noirs. L'un est notre propre Sgr A * et l'autre est un trou noir supermassif au centre de la galaxie Messier 87, à 53 millions d'années-lumière. L'image de ce dernier, désormais surnommé Powehi, a étonné les astronomes en avril 2019, mais la séance photo a également suscité un nouvel intérêt pour les questions en cours sur l'apparence des trous noirs et les lois déformantes de la physique qui les animent.

7. Encore un gratte-tête trou noir…

Des astronomes d'Afrique du Sud sont récemment tombés sur une région de l'espace lointain où des trous noirs supermassifs dans plusieurs galaxies sont alignés dans la même direction. Autrement dit, leurs émissions de gaz sont toutes projetées comme si elles étaient synchronisées par conception. Les théories actuelles ne peuvent pas expliquer comment les trous noirs jusqu'à 300 millions d'années-lumière semblent agir de concert. En fait, la seule façon possible, selon les chercheurs, est que ces trous noirs tournent dans la même direction - quelque chose qui a pu se produire lors de la formation de galaxies dans le premier univers.

Note de l'éditeur: cette histoire a été écrite à l'origine en avril 2017 et a été mise à jour avec de nouvelles informations.

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