Les trous noirs et leurs effets

Qu'est ce qu'un trou noir ?

Les trous noirs sont en quelque sorte les cadavres des immenses étoiles: ils se forment après l'éclatement de l'une d'elles possédant une masse au moins 6 fois supérieures à la masse solaire, éclatement donnant naissance à une super nova (En astronomie, une nova est une étoile qui devient très brutalement extrêmement brillante, avec une grande augmentation de son éclat, qui peut être de l'ordre de 10 magnitudes. Cette vive luminosité ne dure que...). Lors de cette explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette transformation s'effectue rapidement,...), cette étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) perd une quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre...) énorme de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de...) et se transforme en étoile à neutrons: c'est donc une boule de matières composée uniquement de neutrons et est donc extrêmement dense. Si ce "cadavre (Le cadavre est ce qui reste du corps d'un organisme vivant humain ou animal dans la période qui suit la mort. On parle aussi de dépouille mortelle pour le corps humain, et on appellera plutôt...) stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90 espèces réparties à travers le monde.)" à une masse supérieure à 3 fois celle de la masse solaire (En astrophysique, la masse solaire est l'unité de masse conventionnellement utilisée pour les étoiles ou les autres objets massifs. Elle est égale à la masse de notre Soleil. Son symbole et sa...), il possède toutes les caractéristiques pour devenir un trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense qu’il empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper (à l'exception notable...).

La vie (La vie est le nom donné :) d'une étoile:


Les trous noirs sont si massifs qu'ils absorbent tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.), même la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm...). Comme nous, qui sommes attirés par la terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus...). Un trou noir n'est pas nécessairement grand, mais il attire tout. Personne ne peut voir un trou noir car comme son nom l'indique, ils sont noirs. En, effet, aucune lumière ne peut s'en échapper car la vitesse de libération (La vitesse de libération (aussi appelée vitesse d'évasion, vitesse parabolique, vitesse de fuite, ou vitesse d'échappement, en anglais escape velocity) d'une planète est la vitesse qui, si elle est impartie à...) de la lumière (vitesse nécessaire pour s'échapper d'un champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) gravitationnel) n'est pas assez grande pour que celle-ci puisse s'échapper du champ gravitationnel des trous noir: leur densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à...) est des milliards de fois supérieure à celle de tous les corps que nous connaissons. Tout ce qui entre dans un trou noir est énormément compacté. Par exemple, si la Terre entrait (L'entrait (ou tirant) - terme de charpente - est un élément de la ferme. C'est une pièce de bois horizontale servant à réunir les arbalétriers,...) dans un trou noir, elle deviendrait grosse comme une bille de 2 cm de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la longueur de ce segment. Pour indiquer qu'une valeur...). Un trou noir pourrait avoir l'allure suivante dans l'espace.

La formation d'un trou noir décrite plus haut est le procédé naturel de création des trous noirs, mais, dans les faits, il serait possible d'en créer un en comprimant n'importe quelle masse au sein d'une sphère (En mathématiques, et plus précisément en géométrie euclidienne, une sphère est une surface constituée de tous les points situés à une...) de rayon égal à 9/8 de son rayon de Schwarzschild (Le rayon de Schwarzschild est défini comme le rayon critique prévu par la géométrie de Schwarzschild, en deçà duquel rien ne peut s'échapper : si une étoile ou tout autre objet atteint un rayon égal...) qui est définit comme suit:

ou (1), Rs (Km) = 2,95 M (M¤)

Où G est la constante de gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) universelle, M la masse du trou noir et c la vitesse de la lumière (La vitesse de la lumière dans le vide, notée c (pour « célérité », la lumière se manifestant...).



On l'appelle rayon de Schwarzschild en l'honneur du premier théoricien à étudier les trous noirs au début du siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une...). La possibilité théorique de rencontrer des trous noirs de masse relativement petite amena (Orange est aujourd’hui une marque commerciale propriété de l'entreprise internationale française de télécommunications France Télécom; elle désigne en particulier ses activités hors du...) les astrophysiciens à postuler l'existence de mini (MINI est une marque automobile de BMW Group. L'ancien modèle Mini était construit par MG Rover.) trous noirs de taille inférieure à celle d'un atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se...) mais avec des masses de près d'un milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent...) de tonnes.

Représentation de l'aspect qu'un trou noir pourrait avoir dans l'espace:

Comment s'y prend-on pour detecter les trous noirs ?

Comme dit plus haut, la densité des trous noirs est telle qu'ils attirent tout, même la lumière qui pourtant, selon une théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur l’observation ou...), n'a pas de masse. Ceci explique donc qu'ils ne sont pas visibles.

Les trous noirs peuvent être repérés grâce a l'attraction qu'ils exercent sur leur environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à...): un corps qui a une trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) anormalement modifiée sans présence d'un autre corps susceptibles de modifier celle-ci peut donc laisser présager qu'un trou noir se situe aux alentours.

Une autre méthode qui permet de les repérer est la réception des rayons gamma et des photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux...) X qui sont émis par le disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet —...) d'accrétion (L'accrétion désigne en astrophysique, en géologie et en météorologie l'accroissement par apport de matière.) du dit trou noir, au moyen de télescopes hors atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) tel que Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la Terre...). Beaucoup de missions ont eu lieues telles SIGMA en 1989 ou Compton-Observatory en 1991.

Une troisième méthode: le repérage de ces trous noirs à l'aide des super géantes bleues. En effet, ces étoiles portent ce nom car elles se situent à proximité d'un trou noir. Leurs couches externes sont absorbées par celui-ci. Seul la lumière bleue parvient à s'échapper de l'attraction du trou noir d'où la couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) bleue de ces étoiles.

Quatrième et dernière méthode: les étoiles doubles. Une étoile peut apparaître double car un trou noir qui se trouverait entre l'observateur et l'étoile détourne une partie de la lumière émise par l'astre pour créer une deuxième image dont l'intensité serait plus faible mais néanmoins identique.

L'effet de lentille gravitationnelle

Aux alentours d'un trou noir, tout est dévié: la lumière qui passe à proximité en est un exemple. Comme le montre la photo ci-dessous, la lumière qui passe à proximité d'un trou noir est soit aspirée par celui-ci (si elle passe trop près, donc sa vitesse (On distingue :) de libération est trop faible), soit déviée de sa trajectoire initiale. C'est ce qu'on appelle l'effet de "lentille". Par exemple, si un trou noir venait à passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) entre la Terre et une étoile, on pourrait voir une deuxième image de celle-ci malgré un étincellement plus faible. Les deux images de cette étoile représentent pourtant belle et bien le même astre.



Nous avons retrouvé une simulation sur ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de...) de ce phénomène. Sur la photo du haut, les lois de Newton ont été utilisées. Sur celle du bas, on y retrouve les lois d'Einstein.





Images de la simulations: en bas, la balle a été supprimé pour des raisons d'affichage (L' affichage désigne l'application d'une surface de papier script dans un lieu public(et non du foyer)sur un support destiné à son émission, externe ou interne, ce qui en fait un média à part...).

Sur l'image concernant les lois de Newton, on voit que l'attraction gravitationnelle de la balle crée une petite colline d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.). Sur celle concernant les lois de Newton, on constate que tout l'espace temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) est déformé sous l'effet de l'attraction gravitationnelle de la balle noir. Les trous noirs sont encore définis de manières incertaines par les physiciens.
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