Trou noir. Comment est-il créé et peut-il être vu ?

Un trou noir est un objet astronomique, une région de l'espace-temps avec une gravité extraordinaire. Les astronomes en savent encore peu à ce sujet, les recherches sont toujours en cours et soulèvent de nombreux doutes. Qu'est-ce qu'un trou noir? Par quoi se caractérise-t-il ? Peux-tu le voir?

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1. Qu'est-ce qu'un trou noir?

Un trou noir est une région de l'espace-temps, une création de gravité, à laquelle sont soumises des particules de petite et de grande masse, y compris la lumière. Selon la théorie de la relativité, pour qu'elle se produise, il faut accumuler une masse suffisamment grande dans un volume suffisamment petit.

Le trou noir est entouré d'une surface mathématiquement définie appelée horizon d'événement qui marque la limite de non-retour. Il est appelé noir car il absorbe complètement la lumière qui frappe l'horizon, ne reflétant rien comme un corps noir en thermodynamique.

La théorie quantique des champs prédit que ce trou émet un rayonnement comme un corps noir avec une température autre que zéro. Cette température est inversement proportionnelle à la masse du trou noir, ce qui rend difficile de voir dans un trou noir avec une masse stellaire ou plus.

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2. Comment se forme un trou noir ?

Selon la théorie d'Einstein, le temps s'écoule plus lentement dans un champ gravitationnel fort que dans un champ faible. Les processus qui s'y déroulent sont plus lents (dilatation du temps) du point de vue de l'observateur, et de forts champs gravitationnels modifient les propriétés géométriques de l'espace, ce qui peut signifier, par exemple, que la somme des angles dans le triangle ne sera pas 180°.

L'espace et le temps créent un espace-temps incurvé à quatre dimensions. La force de gravité à la surface de l'étoile est infinie, et à mesure que la taille du corps s'approche du rayon gravitationnel, elle tend vers l'infini.

Lorsque cela se produit, il ne peut pas être équilibré par la pression finie, et le corps doit s'effondrer vers l'intérieur, créant un trou noir. Le temps commence à s'écouler plus lentement près de lui, et l'écoulement du temps disparaît complètement sur la surface extérieure du trou noir.

Des trous noirs de masse stellaire se forment à la suite de l'effondrement gravitationnel susmentionné d'étoiles très massives vers la fin de leur vie. Il y a aussi des trous noirs des millions de fois la masse du soleil.

Selon les chercheurs, les trous noirs de ce type se trouvent au centre de la plupart des galaxies. Il existe des preuves d'un trou noir d'une masse d'environ 4 millions de masses solaires au centre de la Voie lactée.

On peut également distinguer les trous noirs de masse intermédiaire entre supermassif et stellaire, tandis que les trous noirs les plus lourds sont appelés ultramass.

Tout corps qui tombe dans un trou noir ne peut pas en sortir, car toutes les voies d'évacuation mènent à l'intérieur. Non seulement la matière y est piégée, mais aussi la lumière qui se déplace le long des lignes géodésiques.

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3. Peut-on observer un trou noir?

Il n'est pas possible de repérer directement les trous noirs. Leur présence est déduite de leur interaction avec la matière environnante, la lumière et d'autres types de rayonnement électromagnétique.

Par exemple, la matière tombant à la surface d'un trou noir peut former un disque d'accrétion qui génère d'énormes quantités de rayonnement en raison de la friction, de l'ionisation et de la forte accélération des particules absorbées.

Une certaine partie de la matière ionisée du disque, sous l'influence de son champ électromagnétique, peut s'échapper dans le sens de l'axe de rotation, créant d'énormes jets.

Les trous noirs supermassifs au centre des galaxies actives autour desquelles se produit l'accrétion les font briller de manière inhabituelle et très forte, de sorte que les objets contenant des trous noirs peuvent être parmi les plus brillants de l'Univers.

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