Leçons de niveau 11

Introduction à la théorie des trous noirs/Détection des trous noirs

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Détection des trous noirs
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Chapitre no 3
Leçon : Introduction à la théorie des trous noirs
Chap. préc. :Formation d'un trou noir
Chap. suiv. :Caractéristiques et singularités d'un trou noir
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Introduction à la théorie des trous noirs/Détection des trous noirs
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À ses débuts, la théorie sur les trous noirs était purement mathématique. Les astronomes n’avaient aucun moyen de prouver l’existence de tels objets surtout parce qu’ils n’émettent pas de lumière, donc impossibles à voir au télescope optique. Néanmoins, le modèle se raffina et l’on tenta d’imaginer l’effet qu’une telle masse pourrait avoir sur son entourage immédiat. S’il était extrêmement difficile de regarder directement un trou noir, les astronomes et les astrophysiciens allaient chercher des phénomènes astronomiques seulement explicables avec la présence de celui-ci. C’est ce que firent les astrophysiciens en imaginant de quoi aurait l’air un trou noir s’il faisait partie d’un système d’étoile binaire. Bien entendu, il serait assez bizarre d’observer une étoile tourner autour de… rien.

De plus, dans ce type de système, il y a souvent présence d’un disque d’accrétion autour d’une des deux étoiles. Un disque d’accrétion est produit lorsqu’un nuage de matière est transféré d’une étoile à l’autre. Dans le cas qui nous intéresse, un système binaire formé d’une étoile et d’un trou noir, c’est une certaine quantité de gaz, provenant de l’étoile, qui se dirige lentement vers le trou noir, créant un halo très luminescent.

Toutefois, ces techniques constituent des cas particuliers car tous les trous noirs ne font pas partie d’un système binaire. Tout de même, on a pu dernièrement, à l’aide de ces techniques, faire la preuve de l’existence des trous noirs.

De nos jours, il y a quatre indices qui peuvent laisser supposer la présence de trous noirs supermassifs :

  • L’accélération des étoiles qu’ils attirent :

Attirées par un trou noir, certaines étoiles peuvent tourner autour de lui très rapidement et même accélérer. C’est ainsi qu’en suivant la trajectoire de six étoiles entre 1995 et 1999, Andrea Ghez et John Kormendy ont confirmé en 2000 l’existence du trou noir supermassif au centre de notre galaxie.

  • L’intensité des rayons X qu’ils dégagent :

Observés en rayon X, les cœurs de nombreuses galaxies sont très lumineux, conséquence de l’échauffement de la matière tombant dans un trou noir central. Sur une photographie en rayon X de la galaxie Centaurus A prise par le satellite Chandra, les astronomes ont pu probablement observer indirectement un trou noir supermassif.

  • La spirale du gaz et des poussières autour d’eux :

Des tourbillons larges de plusieurs milliers d’années-lumière, ont été observé en infrarouge par le télescope spatial Hubble au cœur de quatre galaxies. Ceux-ci sont dus aux mouvements du gaz interstellaire et des poussières autour du centre de ces galaxies. Une partie de ce gaz et de ces poussières finira sans doute avalée par un trou noir supermassif central.

  • La puissance des jets de plasma qui en émergent :

Observées en rayonnement radio, de nombreuses galaxies lointaines, comme M 87, révèlent deux immenses jets projetés dans des directions opposées. Ces jets de plasma, qui se propagent à la vitesse de la lumière sur des distances plus grandes que la galaxie elle-même, semblent n’être générés que par des trous noirs supermassifs.