Dans un trou noir près de chez vous

18 avril 2018 - Curium

Imaginez un corps céleste extrêmement dense qui exerce une gravité si forte que rien ne peut s’en échapper. Ni lumière ni matière. Rien. Au coeur d’un trou noir, les lois de la physique ne s’appliquent plus.

Épeurant ? Certainement. Mais surtout passionnant. Il ne se passe pas une semaine sans qu’on avance à leur sujet une hypothèse plus fascinante que la précédente. L’astrophysicien vedette Stephen Hawking en avait même fait son sujet de prédilection.

Et si le temps qui s’écoulait au coeur d’un trou noir était différent de celui que nous connaissons ? Et si leurs spectaculaires jets de matière étaient à l’origine même des étoiles et des galaxies ?

« Nous ne savons toujours rien de ce qui se passe à l’intérieur d’un trou noir, dit Marie-Lou Gendron Marsolais, étudiante au doctorat en astrophysique à l’Université de Montréal. Tous les scénarios sont permis, même les plus fous ! »

Défier la gravité

Pourquoi rien ne résiste aux trous noirs ? Les astrophysiciens ont leurs hypothèses. La gravité terrestre fait en sorte que si vous lancez un objet en l’air, il retombe. Mais si l’objet était projeté à 11 km par seconde, il parviendrait à s’échapper de l’attraction terrestre et ne retomberait pas. Les scientifiques appellent ce concept la vitesse de libération.

Dans les trous noirs, la vitesse de libération serait plus grande que celle de la lumière, soit près de 300 000 km par seconde. Sauf que… rien ne peut aller plus vite que la lumière ! On estime donc que rien ne pourrait s’échapper d’un trou noir.

Mais attention, si les trous noirs retiennent la matière, ce ne sont pas pour autant d’impressionnants vortex qui aspirent leurs proies afin de mieux les engloutir !

« Les objets et corps célestes qui perdent de la vitesse et gravitent autour du trou noir peuvent y basculer, explique la scientifique. Mais c’est un phénomène passif, pas une aspiration volontaire. »

À titre d’exemple, si le Soleil était remplacé par un trou noir de masse égale, la Terre continuerait à orbiter comme elle le fait maintenant.

Portrait de famille

Il y aurait 100 millions de trous noirs… rien que dans notre Galaxie ! Le premier, baptisé Cygnus-X1, a été découvert en 1971 dans la constellation du Cygne.

Des micro-trous noirs aux supermassifs, il en existe différents types. Les experts estiment qu’il existe un trou noir supermassif au centre de presque toutes les galaxies, y compris la nôtre. Niché au coeur de la Voie lactée, Sagittarius A est quatre millions de fois plus massif que le Soleil. Situé à environ 30 000 années-lumière, il est actuellement en phase de sommeil. Les  scientifiques pensent qu’il y a deux millions d’années, ce trou noir aurait émis une explosion suffisamment lumineuse pour avoir été visible depuis notre planète.

Vieux comme l’univers

En décembre, une équipe internationale de chercheurs a annoncé la découverte d’un trou noir 800 millions de fois plus massif que le Soleil. Mais ce qui subjugue surtout les astrophysiciens, c’est sa distance : sa lumière a mis 13 milliards d’années avant de parvenir jusqu’à nous, ce qui équivaut pratiquement à l’âge de l’Univers !

On pensait que plus on regardait loin dans les confins de l’Univers (et donc dans le passé), plus les trous noirs étaient de petite taille. L’existence même de ce mastodonte, apparu durant la tendre enfance de l’Univers, reste donc une énigme.

La chasse aux trous noirs

Comment traquer un corps parfaitement opaque, qui n’émet aucune lumière ? Les ruses sont multiples : détection des émissions massives de rayons X, observation des étoiles qui gravitent en orbite… En clair, on ne peut observer un trou noir, mais on peut observer ses effets !

Détectées pour la première fois en septembre 2015, les ondes gravitationnelles sont une nouvelle tactique employée par les astrophysiciens. Ces ondes sont provoquées par la fusion de deux trous noirs.

« Les trous noirs, et surtout les supermassifs, ont un impact déterminant sur leur environnement, dit Marie-Lou Gendron Marsolais. Ils pourraient même influencer sérieusement la formation des étoiles et l’évolution des galaxies… Voilà pourquoi les scientifiques veulent absolument percer leurs secrets. »

Texte : Marion Spée