Les trous noirs, tout le monde en a entendu parler au moins une fois dans les médias, certains pensent en connaître quelques rudiments mais en fait nous en savons très peu sur eux. Alors aventurons-nous dans un monde qui déforme la réalité!
VICTOR DE SCHWANBERG / SCIENCE PHO / VSC / SCIENCE PHOTO LIBRARY VIA AFP
Source::https://www.sciencesetavenir.fr/espace/astrophysique/dans-un-trou-noir-l-espace-et-le-temps-existent-ils-encore_170672
L' histoire de la découverte des trous noirs
Les "trous noirs" ont été découverts en 1967. En 1968 l'éminent physicien américain, John Weeler donne un nom à ce phénomène: il le nomme trou noir.
Qu'est ce qu'un trou noir?
Le trou noir n'est pas un trou! Il provient de la mort d'une étoile suffisamment massive. Un trou noir est une région de l'espace dont le champ gravitationnelle est si intense qu' il aspire tout même la lumière qui a pourtant une vitesse de 300 000km/s. Un trou noir n' est pas orange mais transparent car ses couleurs viennent des nuages de gaz qu' il aspire. Chaque trou noir émet des sons distincts
La création d'un trou noir
Un trou noir se crée lors de la mort d'une étoile entraînant la création d' une supernova. Ce phénomène est accompagné d'une explosion créant une immense quantité de lumière. Les restes de matière se concentrent et forment un trou noir.
Afin d'approfondir le sujet, un entretien avec l'astrophysicien Xavier Dupac, a été effectué. Son métier et la formation des trous noirs y sont abordés.
- En quoi consiste votre travail ?
Je travaille comme scientifique (astrophysicien) à l'Agence Spatiale Européenne, sur les opérations du télescope spatial Euclid. Ce projet a pour but d'observer une grande quantité de galaxies (plus d' un milliard) dans l'Univers, afin de mieux comprendre comment elles se regroupent et évoluent sous l'influence de ce qu'on appelle la Matière Noire et l'Énergie Sombre (ou énergie du vide). Concrètement, mon travail consiste à planifier les observations du télescope en fonction des contraintes, et de vérifier que les observations sont effectuées correctement.
-Comment devient-on astrophysicien?
Normalement, on fait des études de physique (licence et master) puis un doctorat en astrophysique pendant lequel on travaille sur un sujet précis, et on défend une thèse sur le sujet. Après, il est habituel de passer plusieurs années à l'étranger en "post-doc" avant de pouvoir obtenir un poste de chercheur ou de scientifique dans un laboratoire de recherche ou une agence, un organisme international.
- Que conseilleriez-vous comme documents (sites internet/blog/revues: Livres documentaires..) pour en savoir davantage sur les trous noirs? (niveau collège)
On peut commencer par lire l'article sur Vikidia: https://fr.vikidia.org/wiki/Trou_noir. Puis si besoin, il est possible d' approfondir en visionnant des vidéos (liens dans l'article).
Je ne connais pas de revues sur le sujet niveau collège, mais je pense qu'entre cet article et les vidéos en lien, c'est déjà une bonne introduction à la connaissance des trous noirs.
- Que pensez-vous du développement technologique spatial? Jusqu'où irons nous?
La conquête spatiale a commencé dans les années 1950, et a permis de nombreuses réalisations comme les satellites artificiels qui permettent par exemple le géo-positionnement (GPS), les communications par satellite, l'observation de la Terre et de l'espace profond, etc. Aujourd'hui beaucoup d'objets technologiques (téléphones, voitures, etc) utilisent la technologie spatiale.
De plus, l'exploration humaine a permis des réalisations emblématiques comme les stations orbitales (Mir, Station Spatiale Internationale...) et l'homme sur la Lune.
À la question "jusqu'où irons-nous", il est difficile de répondre sans boule de cristal, tout dépendra de la situation économique, énergétique et politique et de la volonté des gouvernements et des populations de poursuivre ou pas l'aventure spatiale. Dans le plus optimiste des scénarios, il est envisageable de procéder à la colonisation progressive du Système Solaire (bases sur la Lune puis sur Mars, puis sur certains satellites de Jupiter et de Saturne), puis (dans quelques siècles) à celle de systèmes stellaires proches. Si tout va bien, il est possible d'envisager que l'humanité ait essaimé sur une grande partie de notre galaxie dans quelques centaines de milliers d'années...
- Est-ce que la conquête spatiale peut engendrer comme répercussions au niveau de l'humanité?
Elle a déjà engendré de nombreuses répercussions comme les communications instantanées sur l'ensemble de la planète et la connaissance en temps réel des évènements mondiaux. On peut citer aussi les potentielles répercussions au niveau militaire, avec les satellites espions et potentiellement dans le futur la possibilité d'installer des armes dans l'espace. Comme beaucoup de choses, la conquête spatiale peut avoir des conséquences positives ou négatives en fonction de ce que les dirigeants politiques en feront.
- Pouvez-vous expliquer l'apparition d'un trou noir à un novice?
Il y a plusieurs façons de former un trou noir. Les trous noirs de masse stellaire (comparable à la masse du Soleil) se forment par effondrement gravitationnel d'une étoile qui meurt. Cela s'explique simplement de la façon suivante: une étoile est un corps dont la stabilité est assurée par l'équilibre entre sa propre gravité (qui tend à la faire s'effondrer sur elle-même) et la pression des radiations émises au coeur de l'étoile par les réactions thermonucléaires (l'hydrogène et autres éléments légers fusionnent pour former des éléments plus lourds tels que le carbone et l'oxygène, émettant une quantité d'énergie considérable). Après des milliards d'années de vie, le combustible (hydrogène) s'épuise et les réactions thermonucléaires s'arrêtent, ce qui précipite l'effondrement gravitationnel. L'étoile n'a plus la pression radiative pour équilibrer sa gravité colossale, et elle s'effondre sur elle-même jusqu'à ce que toute sa masse soit concentrée en un point central (c'est la définition du trou noir selon Einstein et Schwarzschild).
- Qui a découvert les trous noirs? Quand et comment?
Les trous noirs ont été envisagés théoriquement depuis 1916 par Karl Schwarzschild qui a résolu les équations de la Relativité Générale pour une masse concentrée en un point de l'espace.
Pendant très longtemps on a observé des trous noirs indirectement, à travers les radiations de leur environnement, notamment en rayons X. La présence du trou noir a tendance à accélérer le gaz autour de lui, et la friction provoque du rayonnement X.
L'observation direct de trous noirs a été réalisée en 2016 à travers ses ondes gravitationnelles, puis en imagerie directe en 2019 (trou noir supermassif de la galaxie M87).
- Pouvez-vous nous dire pourquoi le trou noir supermassif CEERS1019 pourrait expliquer la création de l'univers?
CEERS1019 est un trou noir identifié comme le plus ancien trou noir connu (570 millions d'années après le Big Bang). Ce trou noir semble plus massif que ce que la théorie de croissance des trous noirs peut expliquer, donc il est encore un peu mystérieux. Ceci dit, je ne crois pas qu'il puisse à lui seul expliquer la création de l'Univers.
- Est-ce qu'un trou noir change son environnement et si oui que change t il?
Un trou noir absorbe tout ce qu'il peut de son environnement (même la lumière) et ne le rend plus. Donc il a tendance à absorber le gaz et même les étoiles environnantes, peu à peu. De cette façon, il grossit sans cesse. Plus il absorbe, plus il devient massif, et donc son influence sur son environnement s'accroît. Une fois qu'il a fait le vide autour de lui (ça peut prendre des milliards d'années), le trou noir se retrouve esseulé et ne peut plus grossir. À très long terme, il finira par s'évaporer à cause du rayonnement de Hawking.
Nous remercions Xavier Dupac pour sa très grande disponibilité.
Nils et Gabriel
