Publié par : Claude Marchis | 31 juillet 2011

Les trous noirs de l’univers

Publié dans le Tarn Libre, le 12 août 2011

Les trous noirs hantent l’imagination des amateurs de science fiction. Ceux qui se sont aventurés dans cette littérature ont vécu les frayeurs de ces gouffres étranges qui aspirent et dévorent tout ce qui s’en approche. Or, ces objets-phénomènes existent dans notre univers. Décelés par les astronomes, bien qu’ils ne puissent être observés directement, ces objets dits « trous noirs » font l’objet d’études et de découvertes époustouflantes. Le trou noir est un point de l’espace ou la matière interstellaire est si concentrée que sa densité est énorme et que rien ne peut s’en échapper, même la lumière. Les ondes lumineuses restent figées par la masse. En effet, pour échapper à la gravitation terrestre, une fusée doit se lancer à 11 km/sec, du soleil elle devrait atteindre les 600 km/sec, leurs masses des trous noirs retiennent tout, y compris les ondes lumineuses. 

A quel ordre de grandeur de densité sommes-nous dans ces enfers célestes ? La réponse consiste à imaginer un objet de taille égale à un atome d’hydrogène qui aurait une masse égale à celle du massif du Mont Blanc, ou le Mont blanc, lui même, qui aurait la masse du soleil. Les masses de trous noirs dans les galaxies se mesurent en centaines, milliers, voire millions de masses solaires .

Des quasars brillant à côté des trous noirs

L’absence de rayonnement lumineux complique les recherches des trous noirs. C’est d’abord en observant les étoiles doubles que les astrophysiciens les appréhendèrent. Ces étoiles paires tournent l’une autour de l’autre comme les planètes autour du soleil, effectuant une ronde éternelle. Cependant des étoiles uniques effectuent ce type de trajectoire sans son alter ego. C’est qu’en fait, un trou noir a remplacé la compagne étoile. Mais paradoxalement, ce sont des objets très lumineux dans le ciel qui révèlent la présence des trous noirs. Ces objets célestes très lointains et souvent au centre des galaxies, nommés « quasars », brillent comme mille milliards de soleils. Or, le quasar se trouve à côté d’un trous noir. En effet, le glouton de l’univers, attirant violemment gaz interstellaires, planètes, étoiles à une vitesse prodigieuse provoquent leur réchauffement. Ils inondent l’univers de lumière et émettent des rayons X, avant de disparaître dans les profondeurs, comme un « chant du cygne » selon l’expression lyrique du célèbre astrophysicien Hubert Reeves. Les distances à des milliards d’années-lumière des quasars limitent les recherches, mais heureusement nous bénéficions d’une version bien plus proche, seulement à 50 millions-d’années lumière pour étudier ces processus nucléaires du cosmos. Le rayonnement de ce modèle est moindre que celui de ses congénères lointains, ceci est du, selon les astrophysiciens, à ce que ce trou noir se trouve plus modeste et absorbe moins de matière céleste.

Des hypothèses sur leur origine

L’origine de ces corps mystérieux fait l’objet de spéculations. La catégorie de trous noirs les plus humbles, d’une centaine de masses solaires, se serait formée à la mort d’une étoile géante. L’effondrement de la partie centrale, constitua un noyau dense, qui en attirant la matière environnante, fit naître un trou noir. La seconde catégorie des trous noirs super-massifs est évoquée dans la revue « Nature » d’août 2010. Une équipe internationale de chercheurs a publié un article sur la formation de ces objets d’une masse d’un milliard de soleils. Ils auraient été formés à environ un milliard d’années-lumière après le big-band. La thèse de formation de ces énormes trous noirs par d’effondrement d’étoiles géantes ne peut s’appliquer tant la masse est importante dans cet espace de temps trop court. Ceux-ci auraient été fabriqués directement par fusion de protogalaxies, ces nuages énormes de matière interstellaire qui constitueront les futures galaxies.

Des trous noirs en masse dans l’univers

L’hypothèse d’une présence de trous noirs au centre de toutes les galaxies pourrait se vérifier. Ils seraient de taille proportionnelle à celle des galaxies. Quelquefois ces trous noirs « épuisés » n’allument plus de quasars mais maintiennent cependant leur rôle gravitationnel au centre de l’amas d’étoiles. Ce repérage des multiples et hypothétiques trous noirs, pourrait être l’une des missions du télescope spatial en projet, James Webb Space Telescope. Si JWST voit le jour, il y a fort à parier que la connaissance du monde connaîtra de nouveaux rebondissements qui passionneront chercheurs et amateurs.

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