EXPLORE - Le "trou noir" : pourquoi ce phénomène continue de nous fasciner

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ÉNIGME - En astrophysique, un "trou noir" est un astre énigmatique, si compact que l'intensité de son champ gravitationnel empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper. Un phénomène qui ne cesse de fasciner et dont on n'a pas fini d'épuiser les mystères.

Les "trous noirs" stellaires, nés d'explosions d'étoiles ("supernova"), demeurent une véritable énigme pour nous autres, les bipèdes. La première fois que l'on a entendu parler de ce terme, c'était en 1967, sortant de la bouche du physicien John Wheeler, alors en pleine conférence pour décrire un phénomène précis, soit la concentration de masse-énergie s'effondrant gravitationnellement sous sa propre force d'attraction, devenue si compacte que rien ne peut s'y soustraire.


En d'autres termes, un corps céleste non identifié qui empêche toute matière ou toute lumière de s'en échapper, aspirant par sa force dans un vortex infini. 

Pour citer le regretté physicien théoricien et cosmologiste Stephen Hawking, un "trou noir n'est pas noir". Il est même invisible, seulement perceptible par l'irrésistible attraction gravitationnelle l'incitant à happer tout ce qui passe à sa portée. Si on parle de trou "noir", c'est tout simplement parce qu'il éteint toute lumière.

Il s'agit d'une découverte encore récente, provoquant légitimement une batterie de questions chez les astrophysiciens. 

D'une densité inouïe, indéfinissable, vertigineuse

On demande souvent combien peut mesurer un "trou noir". Une réponse impossible tant sa taille est indéfinissable, d'une densité inouïe. Pour avoir une vague idée, imaginez la masse totale de la Terre ramassée dans une sphère de deux centimètres de diamètre. 


Lorsque le "trou noir" recèle quelques millions à quelques milliards de masses solaires, on le nomme "supermassif". Et pour donner un exemple connu de tous, la Voie Lactée, cette galaxie spirale barrée dont le diamètre est le plus souvent estimé entre 100.000 et 120.000 années-lumière, comprenant de 200 à 400 milliards d'étoiles et au minimum 100 milliards de planètes, dont la nôtre, contient en son centre un trou noir supermassif. Vertigineux ? Vertigineux.  

Un trou noir est une porte vers un autre universStephen Hawking

Albert Einstein, le premier, avait prédit l’existence des ondes gravitationnelles, avant de revenir sur sa prédiction puis de finalement la confirmer en 1916. Car si la théorie de la relativité est vraie, l’existence des ondes gravitationnelles est obligatoire. En revanche, selon l'historien des sciences et membre de l'Observatoire de Paris Jean Eisenstaedt, Einstein ne croyait pas aux "trous noirs". Ces derniers n'ont finalement été pensés qu'à partir des années 1960-1970, dans le cadre de la relativité générale, selon Jean Eisenstaedt. 

Cette théorie décrivait les "trous noirs" comme des corps auxquels rien ne pouvait échapper, impliquant que leur masse ne pouvait qu’augmenter avec le temps. Dans les années 1970, l’astrophysicien Stephen Hawking a révélé qu'un processus quantique pouvait très bien faire diminuer leur masse. Une "évaporation très lente des trous noirs" qu'un chercheur avait réussi à montrer des décennies plus tard à travers une expérience en laboratoire.

Selon Stephen Hawking, les "trous noirs" se révèlent des astres plus étranges. Plus singuliers encore que tout ce qui a été imaginé par les auteurs de science-fiction, les assimilant à des "prisons éternelles" desquelles on ne pourrait jamais s'échapper. 


L'une des hypothèses développées par le physicien britannique est celle des "multivers", pour désigner la possibilité de multiples autres univers. Si l'on passe par "un trou noir", on passe d'un univers à l'autre. 

Des mystères toujours non résolus

Quant à ceux qui se demandent pourquoi on ne tente pas d'y entrer, la réponse est simple : tout imprudent qui plongerait dans un trou noir serait étiré... comme un spaghetti. On sait juste que la matière y est happée, chauffée à des températures considérables, émettant une quantité importante de rayons X. Et après ? Le vide ? 


Au cinéma, le réalisateur Christopher Nolan s'est risqué à une représentation littérale du "trou noir" dans le film Interstellar. Et l'on ne peut que trouver cette séquence effrayante...

Il a fallu attendre 2016 et la découverte des ondes gravitationnelles pour avoir la confirmation définitive des "trous noirs". Jusqu'ici, on avait des preuves indirectes de ces hypothétiques astres. Mais une onde observée a permis de conclure qu’elle provenait de la rencontre de deux trous noirs, prouvant par là même leur existence irréfutable. 


Le fait qu’on ait pu observer des "trous noirs" aussi massifs a ouvert un nouveau champ des possibles, nous menant un pas plus loin dans la découverte des lois de l'univers. Le vertige vous prend ? Ce n'est que le début... 

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