Les trous noirs
Miguel Thibault
INTRODUCTION
Par ma recherche, je vais tenter de vous faire découvrir les trous noirs. J'ai décidé de vous parler des trous noirs ou étoiles à neutrons, car je suis épaté par toute la pression d'une étoile qui peut atteindre dix fois la grosseur de notre soleil. J'aborderai les aspects suivants: les caractéristiques des trous noirs, la façon de voir les trous noirs et la lumière courbée. Quelques images complèteront ma présentation.
ORIGINE DES TROUS NOIRS
Certaines étoiles, au terme de leur vie, explosent éjectant dans l'espace la majeure partie de leur substance. Si une étoile est, à l'origine, assez modeste, moins d'une fois et demie la masse de notre soleil, ce processus d'effondrement gravitationnel donne naissance à une naine blanche. Lorsque l'effondrement survient au coeur d'une étoile plus massive, c'est une étoile à neutrons qui en résulte. Mais il y a une autre possibilité. Quand, à l'origine, l'étoile est encore plus massive, trois fois la masse de notre soleil ou davantage, la pression de la gravité continue de comprimer le noyau de l'étoile, indéfiniment. Il se crée alors un trou noir. Un trou noir, c'est la masse d'une grosse étoile comprimée en un volume large de quelques kilomètres seulement. Pour avoir une idée de cette compression, imaginez toute la masse de la terre comprimée en une bille de 2 cm de diamètre!
CARACTÉRISTIQUES DES TROUS NOIRS
Quand l'étoile est devenue un trou noir, aucune lumière ne peut s'en échapper. Pour expliquer cela, il me faut revenir un instant aux planètes et au Soleil . Plus un astre est massif, plus forte est sa gravité. Pour échapper définitivement à l'attraction gravitationnelle, il faut accélérer jusqu'à une certaine vitesse. C'est ce qu'on appelle la vitesse de libération. La vitesse de libération pour la Terre, par exemple, est de 11 km/s. La vitesse de libération est, bien entendu, supérieure pour les planètes géantes: 35 km/s pour Saturne, 60 km/s pour Jupiter et incomparablement plus pour le Soleil lui-même. Imaginez maintenant un astre si massif, un astre doté d'une gravité telle que la vitesse de libération serait plus de 300 000 km/s! Il faudrait qu'un objet file au-delà de 300 000 km à la seconde pour échapper à cette force de gravité. Eh bien, la vitesse de la lumière est "seulement" 300 000 km/s; la lumière elle-même ne peut échapper à la gravité d'un tel astre : voilà un trou noir. Aucune lumière ne peut s'échapper de l'étoile effondrée qui est à l'origine du trou noir. Tout ce qui passe à une certaine distance du trou noir est, sans exception, attiré, aspiré comme dans un tourbillon. Cette certaine distance s'appelle l'horizon du trou noir. Pour avoir de plus amples informations, cliquez sur I et II.
Si un trou noir n'émet aucune lumière, me demanderez-vous, comment peut-on en apercevoir dans notre galaxie? C'est simple, on n'en voit pas, car comme son nom le dit, c'est totalement noir. Ce que peuvent apercevoir les astronomes, par contre, ce sont les phénomènes entourant un trou noir, quand celui-ci fait partie d'un système binaire. Dans ce cas, la compagne d'un trou noir est une deuxième étoile qui perd de la matière. Le trou noir qui aspire littéralement l'atmosphère de son étoile-compagne. Cette matière gazeuse est accélérée vers le trou noir autour duquel elle tourne en un disque lumineux, où elle atteint des températures de près de 10 millions de degrés Celsius. Dans sa "chute" de plus en plus rapide vers le centre, le gaz émet une grande quantité d'énergie, sous forme de rayons X. On n'a jamais pu observer un trou noir, mais par contre, on a identifié quelques sources de rayons X que l'on considère comme des trous noirs.
Un astre peut être si massif et exercer une telle gravitation qu'il courbe les rayons lumineux voyageant dans son environnement. Le trou noir est un cas extrême: les rayons lumineux ne quittent pas l'horizon du trou. C'est comme si un rayon laser, du genre de ceux utilisés dans les concerts, était dévié d'un angle de quelques degrés en passant près d'un objet massif. En réalité, c'est impossible à l'échelle humaine. Par contre, notre Soleil, tout modeste qu'il soit, dévie la lumière des étoiles qui, à nos yeux, se trouvent juste derrière lui. Cela ne se constate, bien entendu, que durant les éclipses solaires d'où l'intérêt des astronomes pour ces phénomènes assez rares.
Lorsqu'une étoile s'effondre, la gravité à sa surface devient de plus en plus forte. Par conséquent, les rayons lumineux qu'elle émet sont de plus en plus courbés par la gravité. Lorsque l'étoile devient trou noir, les rayons sont si courbés qu'ils ne quittent plus l'astre. Pour voir le développement d'un trou noir, cliquez ici.
BIBLIOGRAPHIE
CDROM: Actualité/Québec, SERMINE Daniel. Vidéo presse, vol. 19 no 5 Les trous noirs, CEDROM - SNi, Janvier 1990.
Les trous noirs
http://www.sim.qc.ca/pointedu/SIP/SIP_de_la_lumiere/C27.html
Le voyage dans le temps
http://www.sim.qc.ca/pointedu/SIP/SIP_de_la_lumiere/C29.html
Recherche : Miguel Thibault, Centre Le Goéland, Sherbrooke, QC
Page mise à jour : 28 mars 1998
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