Pendant longtemps, il a semblé que les mystérieux trous noirs existaient exclusivement dans l'esprit des physiciens théoriciens. Maintenant, grâce aux réalisations de la science moderne, il est devenu clair: elles existent vraiment. Le 14 septembre 2015, les ondes gravitationnelles ont d'abord oscillé dans l'espace-temps dans les détecteurs américains LIGO. La preuve des ondulations de l'espace-temps, prédit par Albert Einstein (1879–1955) 100 ans plus tôt, est en même temps une preuve expérimentale de l'existence physique des trous noirs.
Le premier signal mesuré GW150914 est né de deux trous noirs de 36 et 29 masses solaires, qui se sont entourés une fois sous la forme d'un système d'étoiles binaires, jusqu'à ce qu'ils fusionnent finalement en un objet de 62 masses solaires.
Quelques mois plus tard, les chercheurs ont enregistré des ondes gravitationnelles de la source GW151226 d'un système similaire. Ces événements ont énormément choqué la structure de l'espace-temps. Et d'une manière impressionnante, ils ont confirmé l'existence de ce monstre cosmique inconnu.
Mais que sait l'homme ordinaire des trous noirs? Juste quelques faits une fois appris dans les cours d'astronomie scolaire. Essayons de compenser ce manque de connaissances. Présentation des 10 principaux faits intéressants sur les trous noirs dans l'espace.
10. Peut être infiniment grand
Les trous noirs de très grande taille peuvent atteindre de 105 à 1010 masses solaires. On ne sait toujours pas comment elles sont nées et se sont développées. Les chercheurs suggèrent qu'il existe un trou noir supermassif dans presque tous les centres de la galaxie.
Le trou noir, situé au centre de la Voie lactée, appartient également à cette catégorie avec 3,6 millions de masses solaires. Si un trou noir est entouré par un disque rotatif de poussière de gaz, la matière peut chauffer et commencer à briller très brillamment. Ces phénomènes sont appelés galaxies Seyfert ou quasars.
9. Ils sont à peine perceptibles
Les trous noirs sont difficiles à trouver car ils n'émettent pas de lumière. Les rayons de lumière qui passent s'écartent de leur orbite en raison de l'énorme force de gravité. Il y a aussi des trous noirs qui «dorment» et ne deviennent actifs qu'à l'approche de la matière.
Étant donné que les trous noirs absorbent toute la lumière, comme le font de nombreux objets spatiaux brillants dans le ciel, les astronomes ne peuvent pas les déterminer directement. Mais il y a quelques touches qui montrent la présence d'un trou noir.
D'une part, la forte gravité d'un trou noir attire tous les objets environnants. Les astronomes utilisent ces mouvements erratiques pour déduire la présence d'un monstre invisible qui se cache à proximité.
Ou les objets peuvent tourner autour d'un trou noir, et les astronomes peuvent rechercher des étoiles qui ne semblent pas bouger du tout pour trouver un candidat probable pour le titre de trou noir. Les astronomes de la fin des années 2000 ont donc identifié le Sagittaire A comme un trou noir.
8. Trous noirs - aspirateurs géants
Certains scientifiques appellent les trous noirs des amas géants de matière dans un très petit espace. Ils reconnaissent également que les trous noirs agissent comme un aspirateur spatial super puissant.
Ils attirent la matière, puis l'absorbent sans pitié, comme une plante carnivore dans un évent profond. Ils attrapent également des étoiles lorsqu'ils tombent dans la zone d'attraction d'un tel trou noir. Dans ce cas, la matière stellaire tourne autour d'un trou noir, s'échauffe et brille vivement avant de disparaître.
En 2010, les chercheurs ont observé avec un télescope comment un trou noir géant a littéralement déchiré une étoile.
7. Affecter le temps
Selon la théorie de la relativité d'Einstein, le temps des différents observateurs procède différemment. À des vitesses proches de la vitesse de la lumière, le temps s'écoule plus lentement pour un corps en mouvement. Autrement dit, la vitesse de la lumière est une valeur absolue, ce qui est irréaliste à atteindre, et le temps est toujours relatif.
À un moment donné, Einstein a conclu que la gravité apparaît en raison de la courbure de l'espace-temps. Il a appelé une telle régularité la théorie générale de la relativité. Dans l'espace-temps courbe, tous les éléments se déplacent le long du chemin le plus court.
La théorie générale de la relativité suggère que la vitesse du temps dépend directement du champ gravitationnel.
Les trous noirs ont une masse si grande qu'ils se courbent dans l'espace-temps de telle sorte qu'une défaillance sans fond s'y produit. Par conséquent, une fois sur place, le retour est déjà irréaliste.
6. Jetez de la matière dans l'espace
Les trous noirs sont également une sorte de mangeurs omnivores, qui donnent souvent leur emplacement. Lorsqu'elles attirent les étoiles environnantes, leurs puissantes forces gravitationnelles et magnétiques surchauffent le gaz et la poussière incidentes, ce qui les fait rayonner. Une partie de cette matière lumineuse englobe un trou noir dans une région tourbillonnante appelée disque d'accrétion.
Dans le même temps, la matière qui commence à tomber dans un trou noir n'y reste pas nécessairement. Les trous noirs peuvent parfois projeter de la poussière d'étoile qui tombele transformant en une sorte de rots de rayonnement puissants.
5. Pas des entonnoirs, mais des sphères
Dans la plupart des manuels et manuels d'astronomie, les trous noirs sont représentés comme des entonnoirs. En effet, ils sont représentés du point de vue du puits gravitationnel. En réalité les trous noirs ressemblent à une sphère sous leur forme.
4. Pourquoi sont noirs
Malgré le fait que le trou noir n'a pas d'importance, il a une surface - «l'horizon des événements». Dans un sens, c'est un limiteur à travers lequel rien ne peut pénétrer vers l'extérieur - ni un signal radio, ni même des particules de lumière tournant à des vitesses énormes. De là est venu le mot "noir".
3. Les lois de la physique ne s'appliquent pas au centre
Si un trou noir tourne, son horizon d'événement est légèrement déformé. Cependant, l'espace-temps de son environnement immédiat et la matière qui y existe tournent avec lui. Cette zone d'influence du trou noir est appelée ergosphère et a la forme d'un ellipsoïde. La matière, qui y pénétrait de l'extérieur, ne plonge pas nécessairement directement dans le piège espace-temps, mais elle tourne d'abord avec elle.
2. Pas un seul trou noir n'est comme les autres
Les trous noirs supermassifs prédits par la théorie générale de la relativité d'Einstein peuvent avoir des masses égales à des milliards de soleils; ces monstres spatiaux se cachent probablement au centre de la plupart des galaxies.
La Voie lactée contient son trou noir supermassif au centre, connu sous le nom de Sagittaire A, qui est plus de quatre millions de fois plus massif que notre Soleil.
Les minuscules membres de la famille des trous noirs sont encore théoriques. Ces petits tourbillons d'obscurité pourraient prendre vie peu de temps après la formation de l'Univers à la suite d'un grand coup, il y a environ 13,7 milliards d'années, puis s'évaporer rapidement.
Les astronomes soupçonnent également qu'il existe dans l'Univers une classe d'objets appelés trous noirs de taille moyenne, bien que les preuves de leur existence restent controversées.
1. Ouvert par John Wheeler
John Archibald Wheeler a inventé le terme «trou noir» en 1967. Avant cela, le «père» de la théorie de la relativité Albert Einstein avait déjà traité des trous noirs. Selon lui, les trous noirs sont des lieux d'espace-temps si fortement courbés que la lumière ne peut pas passer sans être absorbée.
En 1982, le premier grand trou à l'extérieur de notre galaxie a été découvert dans le Grand Nuage de Magellan, à une distance d'environ 150 000 années-lumière.