Les trous noirs

La relativité générale prévoit que la lumière, même si elle n'a pas de masse, est sensible à la gravitation. Cela signifie qu'il peut exister des corps ayant une masse assez élevée pour que même la lumière ne puisse pas s'échapper de leur orbite. On a décidé d'appeller ces objets des trous noirs. Car si la lumière ne peut pas leur échapper, alors rien ne peut. Un trou noir serait donc un goinfre insatiable qui attire à lui tout ce qui passe à sa portée, y compris la lumière. C'est ainsi qu'il grossit.

En théorie, un trou noir est constitué par un corps très très massif (plusieurs milliers de fois la masse de notre soleil), mais qui s'est recroquevillé sur lui-même sous l'effet de son propre poids, et qui est incroyablement petit pour sa masse. Les très grosses étoiles ont de bonnes chances de se recroqueviller sur elles-mêmes et de se transformer en trou noir à la fin de leur vie. Il existe une limite autour d'un trou noir appellée horizon : tout ce qui est entre le corps massif et l'horizon ne pourra jamais s'échapper du trou noir, mais finira par s'écraser dessus. Par contre, tout ce qui n'a pas encore traversé l'horizon du trou noir peut échapper à son attraction, pour peu que ça aille assez vite.

Si vous traversiez l'horizon d'un trou noir, vous vous apercevriez qu'il ne fait pas noir, derrière l'horizon. Enfin, dans la direction du corps massif, si, plutôt. Mais l'image de ce qu'il y a derrière l'horizon, donc de l'extérieur du trou noir, vous parviendrait toujours.

On pense cependant qu'un trou noir est un objet qui peut être très brillant. En effet, la matière qu'il attire s'échauffe au fur et à mesure qu'elle tombe vers le trou noir. Elle émet donc de plus en plus de lumière, de rayons X, etc... avant de traverser l'horizon. Evidemment, une fois qu'elle a traversé l'horizon, la lumière qu'elle émet ne peut plus sortir. Mais avant, c'est une explosion permanente. Donc un trou noir se repère de loin, grâce à la luminosité de la matière qu'il avale.

Un essai de dessin de trou noir : on y voit deux langues de matières aspirées qui tombent vers le centre du trou noir. L'horizon a été représenté par un cercle. Comme on peut le constater, la lumière émise par les langues de matière est déviée, et sa trajectoire est courbée vers le trou noir. Pour la lumière émise en dehors de l'horizon, la trajectoire finit par échapper au trou noir. Pour la lumière émise entre l'horizon et le centre du trou, l'attraction est tellement forte que la lumière n'arrive pas à traverser l'horizon, et retombe vers le centre du trou.

D'autres effets bizarres sont d'ailleurs à prévoir : la lumière en provenance de derrière le trou noir vous parviendrait sans doute quand même, parce qu'elle aurait été déviée par le trou noir, comme montré sur le schéma. En regardant un trou noir, vous pourriez donc presque voir derrière. C'est ce qu'on appelle un effet de lentille gravitationnelle.

Enfin, un trou noir laissé tout seul, sans matière à avaler est susceptible de "fondre", à un rythme très très faible. Plus il est léger, plus il fond. Mais c'est vraiment très très lent, je le répète. Ne vous attendez pas à voir les trous noirs disparaître soudainement ! Et puis en général, ils ont de la matière à avaler, alors ils grossissent.

A priori, chaque galaxie semble posséder en son centre un trou noir, parce qu'au centre des galaxies, il y a beaucoup de matière, et qu'elle a tendance à s'effondrer pour former des étoiles, mais aussi des trous noirs. Mais le centre de notre galaxie est très loin, et pour l'instant, pas de risque qu'un trou noir vienne a croiser notre chemin...

Et puis à vrai dire, même si ça commence à coller pas mal, on est pas encore vraiment sûrs d'en avoir vu ou identifié un, de trou noir. C'est encore un problème débattu, et les modèles qu'on a pour se représenter ce qui s'y passe sont sans doute encore très incomplets...