Qu'est-ce qu'une étoile noire?

Les étoiles noires peuvent être les corps célestes les plus influents de l'univers dont personne ne sait avec certitude qu'ils ont jamais existé.

En fait, ils peuvent être les étoiles aînées du cosmos, scintillant bien avant que les étoiles - du moins telles que nous les connaissons maintenant - n'apparaissent.

Alors pourquoi n'y a-t-il aucune preuve d'eux aujourd'hui?

Ils peuvent avoir littéralement disparu au noir. Comme dans, trou noir .

C'est du moins la théorie posée par la physicienne de l'Université du Michigan, Katherine Freese, dans une récente interview à Astronomy.

Freese suggère que les étoiles sombres sont en fait les graines des trous noirs supermassifs qui se cachent au cœur de chaque galaxie. Après tout, même les régions de l'espace qui se plient dans le temps et qui aspirent la lumière doivent croître à partir de quelque chose. Et ce quelque chose peut être une étoile noire.

Mais comment un corps céleste brillant et brillant prend-il une tournure si sombre? Eh bien, pour une chose, une étoile noire - contrairement aux étoiles que nous connaissons et souhaitons parfois - aurait déjà des ténèbres, littéralement, parcourant ses veines.

Les étoiles que nous voyons aujourd'hui respectent toutes la même règle générale de fusion nucléaire. La masse même d'une étoile signifie qu'elle est toujours en train de s'effondrer sur elle-même. Mais ce genre de pression constante sur son noyau produit également de l'énergie qui rayonne vers l'extérieur. Le résultat est un équilibre parfait entre la traction vers l'intérieur et le rayonnement vers l'extérieur.

Notre soleil, par exemple, a atteint cet équilibre parfait, provoquant une pression gravitationnelle dans la batterie géante qui alimente essentiellement le système solaire.

Les étoiles sombres, en revanche, font les choses un peu différemment.

Bien sûr, de l'hydrogène et de l'hélium coulent dans leurs veines - mais aussi une touche de matière noire.

Oui, c'est un autre matériau que personne n'a vu ou même détecté - ce qui rend la théorie de l'étoile noire encore plus ... théorique.

Mais voici comment Freese suggère que cela pourrait fonctionner:

Il y a environ 13 milliards d'années, lorsque les étoiles sombres se formaient, l'univers était un endroit très différent et beaucoup plus dense. Ils ont probablement incorporé de la matière noire dans leur ADN, sous la forme de particules massives à interaction faible, ou WIMP.

Même en tant qu'ingrédient microscopique dans le maquillage d'une étoile, la matière noire pourrait garder un corps agité et gonflé pendant un milliard d'années grâce à un processus unique appelé annihilation de la matière noire.

Essentiellement, la matière noire donne à une étoile noire ses super-pouvoirs - elle pourrait s'étendre et rayonner de l'énergie sans avoir à s'appuyer sur cette danse délicate connue sous le nom de fusion nucléaire. Cela déchargerait également une étoile noire de son noyau, lui permettant de s'étendre vers l'extérieur et, malgré son nom, de briller beaucoup plus lumineux et plus gros.

"Ils peuvent continuer à croître tant qu'il y a du carburant pour la matière noire", explique Freese à Astronomy. "Nous avons supposé qu'ils pouvaient obtenir jusqu'à 10 millions de fois la masse du Soleil et 10 milliards de fois plus lumineux que le Soleil, mais nous ne savons pas vraiment. Il n'y a pas de coupure en principe."

Et, elle suggère, à un moment donné, qu'une étoile avec autant de masse devrait s'effondrer, devenant un trou noir.

Mais comment une théorie qui repose sur la théorie finit-elle par devenir une réalité? Il suffit d'en repérer un sur la botte de foin sans fin qu'est le cosmos.

Et cela pourrait être un travail pour le télescope spatial James Webb.

Un modèle grandeur nature du télescope spatial James Webb - l'observatoire spatial le plus puissant jamais créé. (Photo: Chris Gunn / NASA)

Prévu pour un lancement en mars 2021, l'œil dans l'espace sera "le télescope le plus grand et le plus puissant jamais mis dans l'espace".

Alors que les astronomes sont à juste titre enthousiasmés par la perspective d'innombrables découvertes de nouvelles planètes, le télescope peut également enfin avoir un aperçu de ce corps céleste le plus insaisissable et le plus ancien connu sous le nom d'étoile noire.

"Si une étoile noire d'un million de masses solaires a été découverte très tôt [par James Webb], il est assez clair qu'un tel objet finirait par devenir un grand trou noir", explique Freese. "Alors ceux-ci pourraient fusionner ensemble pour faire des trous noirs supermassifs. Un scénario très raisonnable!"

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