Historique des trous noirs - Définition

Dates importantes

• 1783-1796 : John Michell et Pierre-Simon Laplace énoncent la première notion de trou noir newtonien (en se servant des lois de Newton de la gravitation). Cependant, l'intervention de Michell en 1784, abstraite et très théorique, devant l'auditoire de la Royal Society of Cambridge, resta sans réponse. Laplace met alors par écrit ses recherches dans l'Exposition du Système du Monde

• 1915 : Albert Einstein expose les lois de la relativité générale.

• 1916 : Karl Schwarzschild trouve une solution aux équations de la relativité générale connue désormais sous le nom de trou noir de Schwarzschild (trou noir sans charge électrique ni moment cinétique).

• 1918 : Heinrich Reissner et Gunnar Nordström trouvent la solution décrivant un trou noir possédant une charge électrique, par la suite appelé trou noir de Reissner-Nordström.

• 1930 : La masse maximale d'une naine blanche est calculée, c'est la limite de Chandrasekhar. Elle vaut 1,44 fois la masse solaire, soit 3 × 10³⁰ kg. Au-delà, l'objet ne peut supporter son propre poids.

• 1939 : les physiciens américains Robert Oppenheimer et Hartland Snyder démontrent l'existence des singularités gravitationnelles, concluant : « Quand toutes les sources d'énergies thermonucléaires seront épuisées, une étoile suffisamment massive s'effondrera. » Oppenheimer établit également avec George Volkoff la limite d'Oppenheimer-Volkoff (environ égale à trois masses solaires) à partir de laquelle une étoile à neutron s'effondre devient un trou noir. Cette même année Albert Einstein publie un article dans lequel il affirme que la « singularité de Schwarzschild » n'a aucun sens physique.

• 1963 : Roy Kerr découvre une solution des équations d'Einstein pour décrire les trous en rotation : les trous noirs de Kerr.

• 1965-1970 : À partir de la relativité générale, Roger Penrose et Stephen Hawking montrent qu'il doit y avoir à l'intérieur d'un trou noir une singularité de densité infinie ainsi qu'une courbure de l'espace-temps infinie. D'autres chercheurs émettent alors l'idée qu'un tel phénomène est impossible, ce qui signifie que des effets inconnus se produisent avant la création d'un trou noir, au point de rendre son existence hypothétique.

• 1966 : Yakov Zel'dovich et Igor Novikov ont l'idée de rechercher des trous noirs dans des systèmes binaires.

• 1967 : John Wheeler invente l'expression « trou noir ».

• 1967 : Werner Israël démontre le théorème de calvitie.

• 1969 : Roger Penrose propose l'hypothèse de la censure cosmique et le processus de Penrose.

• 1969 : Stephen Hawking démontre que la surface d'un trou noir ne peut qu'augmenter.

• 1970 : James Bardeen souligne que la présence d'accrétion de gaz dans une étoile binaire indique probablement que les trous noirs typiques tournent très rapidement.

• 1970 : Stephen Hawking et Roger Penrose montrent les théorèmes sur les singularités relatifs aux trous noirs.

• 1970 : Mise en orbite du premier télescope à rayons X, nommé Uhuru.

• 1970 : Martin Kruskal et George Szekeres découvrent indépendamment le système de coordonnées de Kruskal-Szekeres pour décrire la métrique de Schwarzschild.

• 1971 : L'existence des trous noirs dans l'univers se matérialise avec les observations du système Cygnus X-1.

• 1971 : Hawking montre que les trous noirs primordiaux (les plus petits) ont pu se former lors du Big Bang.

• 1971 : Donald Lynden-Bell et Martin J. Rees prédisent l'existence d'un trou noir supermassif au centre même de la Voie lactée.

• 1972 : Jacob Bekenstein émet l'hypothèse que la surface de l'horizon est une mesure de son entropie. Hawking est farouchement opposé à cette théorie.

• 1972 : Brandon Carter, Stephen Hawking et James M. Bardeen proposent les quatre lois de la thermodynamique des trous noirs.

• 1972 : Yakov Zel'dovich prédit la superradiance, un effet analogue aux processus de Penrose, mais en termes d'ondes et non de particules.

• 1972 : Richard H. Price effectue les premières simulations numériques d'un effondrement gravitationnel.

• 1973 : William Press et Saul Teukolsky prouvent que les vibrations d'un trou noir en rotation sont stables et s'amortissent au cours du temps.

• 1974 : Hawking montre que tous les trous noirs rayonnent : c'est l'évaporation des trous noirs, ou rayonnement de Hawking. Peu après, il s'accorde avec la théorie émise par Bekenstein en 1972 (voir Entropie des trous noirs), selon laquelle les trous noirs portent une entropie.

• 1974 : Russell Alan Hulse et Joseph Hooton Taylor découvrent le premier pulsar binaire, dont l'existence assure que deux étoiles à neutrons ou deux trous noirs peuvent finir par entrer en collision pour former un trou noir plus grand.

• 1975 : Chandrasekhar et Stephen Detweiler mettent au point une description mathématique des perturbations des trous noirs appelées modes quasi-normaux.

• 1994 : Découverte de jets supraluminiques dans le domaine radio dans notre galaxie, près de l'objet GRS 1915+105. Ces jets sont la version réduite des jets observés dans les quasars, et sont la conséquence de matière tombant sur un trou noir (ici un trou noir stellaire).

• 1994 : Découverte d'un autre système avec des jets potentiellement supraluminiques : GRO J1655-40 (mais sa distance est sujette à controverse).

• 2002 : Le télescope spatial INTEGRAL, mis en orbite au mois d'octobre, doit observer attentivement le domaine spectral des rayons X, à la recherche de trous noirs de grande taille.

• 2004 : Stephen Hawking avoue qu'il pense s'être trompé à propos du paradoxe de l'information des trous noirs : au bout d'un temps incommensurablement long, les trous noirs finissent par libérer l'information qu'ils ont emprisonnée.