Un trou noir est créé après la mort d'une étoile très massive. Le noyau de l'étoile s'effondre sur lui-même, ce qui entraine l'expulsion des couches externes de l'étoile en une gigantesque explosion : une supernova. Tout le reste de la matière se concentre en un petit point appelé singularité.
Ces trous noirs se forment par effondrement d'une étoile en fin de vie. Lorsqu'une étoile a transformé en son cœur tout son hydrogène en hélium, la gravité devient plus intense que la pression qui repousse la matière vers l'extérieur, et la matière s'effondre sur elle-même sous l'effet de son propre poids.
Au centre d'un trou noir se situe une région dans laquelle le champ gravitationnel et certaines distorsions de l'espace-temps (on parle plutôt de courbure de l'espace-temps) divergent à l'infini, quel que soit le changement de coordonnées. Cette région s'appelle une singularité gravitationnelle.
Où va ce qui entre dans un trou noir ? La matière qui entre dans le trou noir se retrouverait comprimée dans un même point central, une singularité gravitationnelle. Nos conceptions du temps et de l'espace s'effondrent dans cette singularité.
En astrophysique standard, les trous noirs naissent de l'effondrement d'étoiles massives lorsqu'elles ont brûlé tout leur combustible. Dans le cadre de la physique usuelle, il est donc impossible de créer des trous noirs sur Terre.
Pour un trou noir d'une masse solaire, c'est une durée inobservable, 1064 ans. Un trou noir de 1012 kilogrammes s'évaporerait en quelque 1010 années, soit à peu près l'âge de l'Univers. Par conséquent, tous les trous noirs primordiaux de cette masse devraient actuellement se trouver en fin de vie.
Les trous noirs jouent aujourd'hui un rôle crucial non seulement en astrophysique mais aussi en physique des particules, et en particulier dans les théories essayant d'unifier la relativité générale et la physique quantique.
Théoriquement, les trous blancs sont l'exact opposé des trous noirs, c'est-à-dire qu'ils ne font qu'expulser l'information et la matière, quand les trous noirs ne font que l'absorber. C'est pour cela qu'on les surnomme parfois « fontaines blanches ».
Grâce au télescope Hubble, un trou noir vient d'être découvert à quelques encablures de notre planète après douze années de recherche. Situé à seulement 6.000 années-lumière de la Terre, il a été repéré au cœur de Messier 4, un amas globulaire dans la constellation du Scorpion.
Le principe d'un trou noir est que sa force gravitationnelle est tellement forte que rien ne peut en ressortir, même pas les rayonnements électromagnétiques (lumière visible, rayons X, gamma, etc.) qui se déplacent dans le vide à la vitesse de la lumière.
Le trou noir en question pèserait de l'ordre de 100 000 milliards de tonnes, ce qui à l'échelle cosmique n'est pas grand-chose. Pour lui la Terre est assimilable à du vide et il se mettrait à orbiter autour du centre de la Terre en faisant un aller-retour en environ 90mn.
Finalement, des trous noirs isolés peuvent être détectés au moyen de l'effet de «lentille gravitationnelle». Les objets massifs dévient en effet la lumière. Si un trou noir passe exactement sur la ligne qui relie un observateur et une étoile lointaine, l'étoile apparaîtra soudainement plus brillante.
Le trou noir M87* a une masse de l'ordre de 6,5 × 109 masses solaires et un rayon de 19 milliards de kilomètres ; son diamètre est donc de 38 milliards de kilomètres, ou 35 heures-lumière ; comme il est situé à 53,5 millions d'années-lumière de la Terre, son diamètre apparent serait de 15,5 μas (microsecondes d'arc).
L'énergie noire compterait pour plus de 68% du total masse-énergie de l'Univers (avec environ 5% de matière ordinaire sous forme d'astres, de gaz et de poussière, et 26% de matière noire, un autre mystère).
La Terre aussi déforme l'espace-temps (vous aussi d'ailleurs, mais d'une manière infinitésimale), mais les trous noirs le déforment au point que rien ne peut s'en échapper après y être entré — pas même la lumière, la chose la plus rapide et la plus « légère » qui existe dans l'univers.
Les particules sont attirées au centre avec une force démesurée, toutes de plus en plus comprimées, jusqu'à ce qu'il ne reste plus rien, vraiment plus rien. Au centre d'un trou noir, on retrouve ce qui s'apparente à une lentille noire, lieu où la force de la gravité est telle que même la lumière y est absorbée.
Une récente mission de la NASA a repéré un trou noir supermassif dont le jet hautement énergétique est dirigé directement vers la Terre : Markarian 421. Néanmoins, il n'y a pas lieu de s'inquiéter pour l'instant. Cet événement cosmique impressionnant se trouve à près de 400 millions d'années-lumière de la Terre.
Un trou noir est créé après la mort d'une étoile très massive. Le noyau de l'étoile s'effondre sur lui-même, ce qui entraine l'expulsion des couches externes de l'étoile en une gigantesque explosion : une supernova. Tout le reste de la matière se concentre en un petit point appelé singularité.
Ce n'est pas un trou noir de la taille d'une planète ou même d'un Système solaire. Il doit être de la taille de l'Univers lui-même, et si grand que nous ne pouvons pas aller assez loin ou assez vite pour sentir sa gravité.
L'explosion d'un trou noir
Lorsque la masse commence à devenir très faible, la température augmente rapidement et l'évaporation atteint une vitesse foudroyante. Finalement, le processus se termine avec une explosion qui marque la disparition du trou noir.
Le colosse en question, c'est Sagittarius A*, un trou noir supermassif, quatre millions de fois plus « lourd » que notre étoile, autour duquel notre galaxie, la Voie lactée, tourne incessamment sur elle-même, comme une roue autour de son moyeu.
Un trou de ver est un objet spatial théorisé en 1935 par Albert Einstein. Pour faire simple, il s'agirait d'un passage spatio-temporel entre un trou noir - qui aspire la matière et la lumière - et un trou blanc - qui recrache la matière et la lumière.
C'est le plus proche de notre planète que nous ayons découvert : un nouveau trou noir de masse stellaire se trouve à environ 1.600 années-lumière (une année-lumière équivaut à 9.461 milliards de kilomètres) dans la constellation d'Ophiuchus.
Un trou noir est un astre plus compact qu'une étoile à neutrons. Schématiquement, une étoile en fin de vie (une fois qu'elle a consommé tout son carburant nucléaire) peut finir de trois façons différentes en fonction de sa masse initiale. 3- Pour les étoiles de masse importante, la fin de vie est un trou noir.
En mai 2022, une collaboration internationale d'astronomes avait prouvé la présence de ce trou noir supermassif au coeur de notre galaxie, baptisé Sagittarius A* (Sgr A*).