8 - Vers le trou noir !

L'image ci-dessus représente Sagittarius A, le trou noir au centre de notre galaxie.

Maintenant que nous savons ce qu'est un trou noir et que nous connaissons les risques approchons-nous en prudemment.

Nous allons même pouvoir nous en approcher assez près car si son énergie et sa puissance gravitationnelle sont immenses, sa taille est très modeste – comparée à celle des étoiles bien sûr. Ainsi si notre Soleil était un trou noir, pour la même masse il ne ferait que 3 km de diamètre ! Retournez voir les images de sa taille actuelle comparée aux planètes. N'oubliez pas que c'est ce qu'il reste du cœur d'une étoile comprimée à l'extrême, cœur dans lequel il n'y a quasiment plus de vide.

 

 

Celui vers lequel nous nous dirigeons maintenant, au centre de notre Galaxie, la Voie lactée, est probablement la fusion de centaines de trous noirs issus des premières étoiles de notre galaxie. Celles-ci, dans le jeune âge de la galaxie étaient plus nombreuses à être proches de son centre et lors de leur mort en trous noirs, ceux-ci étaient relativement proches les uns des autres et finissaient par s'attirer et fusionner. C'est pourquoi il est si massif.

Maintenant sa masse est estimée à 3,5 à 4 millions de fois la masse du Soleil. Cependant les astronomes en ont découvert de beaucoup, beaucoup plus massif. Le plus massif actuellement connu pèserait quelques 12 milliards de fois la masse du Soleil !

Le trou noir le plus massif actuellement connu

Pour connaître la masse d'un trou noir, un des moyens consiste à évaluer la masse de tout ce qui tourne autour de lui et à quelle vitesse ces objets tournent. De simples calculs (!) permettent alors de connaître sa masse.

Alors, quel résultat obtenez-vous ?

La masse de notre trou noir est telle que l'espace autour de lui, selon la théorie de la relativité générale, est complètement courbé, ce qui provoque des effets de lumière étonnants. En effet les rayons lumineux suivent, comme toujours, une ligne droite mais dans un espace courbe ; aussi ils ont l'air de suivre une ligne courbe.

Pour mieux comprendre cela, prenez une planisphère ou une boule. Tracez une ligne droite d'un point à un autre dessus ; votre ligne droite est en fait courbe ; c'est normal puisque vous êtes dans un espace courbe. Eh bien autour du trou noir l'espace est totalement courbé, et plus on est proche, plus l'espace est courbe.

Du coup les rayons lumineux "paraissent" déviés, même si en réalité ils continuent à aller tout droit. Cependant comme ils suivent cet espace courbe, ils paraissent suivre un chemin courbe et de plus en plus courbe au fur et à mesure qu'ils sont près de l'horizon du trou noir.

Simulation de la déformation d'un rayon lumineux près d'un trou noir ; le cercle pointé par la flèche est en fait la représentation d'un carré extérieur symbolisant un rayon lumineux

Et c'est là que c'est étonnant à voir, nous, nous avons l'impression qu'ils tournent autour du trou noir et même on voit plusieurs fois le même rayon. Ainsi nous pouvons voir la même étoile deux fois, et même 3 fois et même si on s'approche encore du trou noir d'autres fois. En fait très, très près on pourrait la voir une infinité de fois !

Dans cette simulation réaliste de l'approche d'un trou noir, la flèche à gauche représente une étoile tandis que la flèche à droite représente son image "fantôme".

La grande trainée orangée à gauche représente la Voie lactée que nous retrouvons à droite autour du trou noir. (Source: voir note en bas de page)

La trainée orange représente une image fantôme de la Voie lactée qui semble enroulée autour du trou noir

cette image est la même que la précédente après avoir beaucoup zoomé ; on s'aperçoit que l'image fantôme de la Voie lactée que l'on pensait être au bord du trou noir, lorsque on zoome ne l'est pas et même une nouvelle image fantôme de la Voie lactée commence à apparaître (flèche)

En nous approchant du trou noir dans le plan de la Voie lactée nous la voyons derrière le trou noir et nous en voyons également une image fantôme à l'intérieur de la zone d'effet gravitationnel du trou noir

Quand on est très très près du trou noir, l'espace paraît même sphérique.

très près du trou noir, nous avons l'impression d'être entouré par toutes les étoiles de toute la galaxie

C'est d'ailleurs ce qui fait dire à certains cosmologistes que ce que nous croyons être des étoiles très lointaines, ne sont peut-être en fait que des "images fantômes" d'étoiles et que l'Univers est peut-être moins grand que ce que nous croyons. Cela dépendrait de la forme de l'Univers.

Pour comprendre cela, imaginez deux miroirs face à face ; les images que vous voyez dans l'un se reflètent dans l'autre et vous avez l'impression de voir des dizaines de fois la même image. Aussi si l'Univers est replié sur lui-même ce même phénomène se produirait et nous donnerait une fausse impression.

C'est pourquoi connaître la forme de l'Univers est important. Malheureusement il y a de nombreuses solutions aux équations de la relativité générale (d'Einstein), et selon les solutions l'espace est soit plat, soit à courbure positive (comme la sphère), soit négative (hyperbolique, comme une selle de cheval – voir image). Tout cela ne nous arrange pas ! Même si les derniers calculs les plus conformes aux observations semblent montrer un Univers presque plat et très légèrement à courbure positive (comme la sphère).

Les trois courbures possibles de l'Univers

 Nous continuerons notre voyage vers encore plus près du trou noir la prochaine fois, et nous verrons que d'autres phénomènes étranges se produisent.

 

Note : les images de cette note (à partir de l'image des calculs et excepté la dernière image) sont tirées d'une vidéo remarquable que je vous recommande ; un astrophysicien interrogé par une journaliste de la revue "Sciences et avenir" nous montre en vidéo l'approche d'un trou noir ; c'est très compréhensible et bien plus parlant qu'en images fixes ; elle dure 37 minutes.

https://www.youtube.com/watch?v=A_KBd0kSlAc

Si vous la regardez jusqu'à la fin, il parle des trous de ver dont je vous parlerai dans une note ultérieure.

 

A très bientôt.