Astrophysique-Les trous noirs

Le trou noir est un phénomène présent dans la plupart des galaxies (mêmes dans la nôtre) pourtant il reste mystérieux et incompréhensible pour de nombreux éminents scientifiques (tel qu'Einstein ou encore Stephen Hawking).

La formation des étoiles à neutrons et des trou noirs

Nous allons tout d'abord voir comment se forme les étoiles a neutrons. Quand une étoile (dix fois plus grosse que le soleil) s’éteint, elle explose dans une supernova (la plus puissante explosion de l'univers) et son cœur s'effondre sous le poids de sa propre gravité.

Elle devient tellement dense et lourde que les atomes eux-même sont pulvérisés à l'état de neutrons.Il se forme donc une étoile à neutrons (étoile constitué de neutrons qui restent en place grâce aux forces de gravitation).Une étoile à neutrons mesure environ 10 kilomètres de rayon et possède une densité extraordinaire - une cuillère à café de matière pèse des centaines de millions de tonnes ! Ces étoiles a neutrons sont souvent génératrices de champs magnétiques puissant (les plus puissants de l'univers). Les étoiles à neutrons sont souvent repésentés comme sur l'image ci-dessus à cause de ces champs magnétiques puissants.

MAIS, pour une étoile plus de vingt fois plus grosse soleil, la gravité et la densité sont tellement fortes qu'elles pulvérisent atomes ET particules.La matière se comprime donc à l’infini jusqu’au moment ou, dans le point le plus petit de l’univers se trouve «la masse de l'étoile». Ce point s'appelle une singularité gravitationnelle , et l'étoile devient…. un trou noir. On l'appelle singularité gravitationnelle du fait qu'une singularité , en mathématiques, soit un certain nombre diviser par 0. Une telle équation est impossible ,mais le plus impressionnant est que ce nombre est infini dans une singularité gravitationnelle. (l'équation d'une singularité d'un trou noir est donc ∞/0)

Comment sa marche ?

Même Einstein, qui n'y croyait pas, était forcé d'admettre que les trous noirs existaient et qu'au centre de presque toutes les galaxies, se trouvait trou noir. Notre voie lactée en possède un, «Sagittarius A*» qui est aussi lourd que 4 millions de soleils.

Einstein ,dans sa théorie de relativité générale et de la gravitaiton, a prouvé que la masse dilate l'espace temps, donc plus on se rapproche d'un trou noir plus le temps s’accélère, supposons maintenant que nous atteignons l’horizon des événements nous verrions (théoriquement) le temps avancer infiniment plus vite, l’univers se détruirait donc instantanément. En effet la masse de la singularité étant égale à ∞ l'espace temps serait dilaté infiniment et le temps irait infiniment vite. Bien évidement tout cela est relatif à l'observateur (nous parlerons de tout cela dans un prochain article). Une hypothèse avance qu’il y a 13 milliards d'année, l'univers était logé dans une singularité. Ainsi, jusqu’au big-bang, l'univers aurait donc été un trou noir.

Les différents types de trous noirs

Il existe différents types de trous noirs:

-Le trou noir supermassif est un trou noir qui pèse entre 1million et 4 milliards de masses solaires (soit 2×10^30 kg environ), C'est donc le trou noir le plus massif qui puisse exister. Ils seraient présents dans chaque galaxie et auraient participé à leurs formations. Sagitarrius A* (le trou noir de notre voie lactée) fait partie de cette catégorie de trou noir avec une masse équivalente à 4 millions de soleils.

-Le trou noir primordial (qui est un trou noir «théorique») serait de la taille d'une particule, il se serait formé lors du Big-Bang (merci Stephen Hawking!!)

-Les trous noirs stellaires sont les trous noirs les plus “banals”, car ils ont une masse qui se rapproche de celle du soleil (4 à 15 fois la masse solaire).

-Enfin, les trous noirs intermédiaires pourraient constituer le chaînon manquant entre les trous noirs galactiques et les trous noirs stellaires. ils se formeraient grâce a plusieurs fusions de trous noirs de petite masse.

Hawking, son rayonnement et ses recherches...

Stephen Hawking est l'un des plus grand physicien au monde et l'un des plus connu. Il est surtout connu pour ses recherches révolutionnaires sur les trous noirs qui ont totalement changés notre facon de penser sur ces astres si peu conventionnels. La physique quantique nous prouve que chaque environnement produit a chaque instant une paire de particule et d'anti-particule qui s'annihile aussitôt (car – plus +=0). En 1975 Stephen Hawking s'intéresse à ce phénomène appellé fluctuations quantique. Il pense qu'aux abords d'un trou noir, la production de ces particules ne se passe pas normalement. En effet, la gravité phénoménale de ces trous noirs aurait pour effet de séparer les particules des anti-particules avant la désintégration de celles-ci.

L'une des deux serait donc attirée par le centre du trou noir tandis que l'autre s'en éloignerait, donc un rayonnement de particules s'échapperait des trous noirs. La découverte de ce rayonnement est une révolution car jusque la, la définition d'un trou noir nous prouvait que ces astres n'émettaient aucun rayonnements. Si des éléments peuvent s'échapper d'un trou noir, il ne serait donc pas impossibles d'en sortir nous-même...

Quelques œuvres d'Hawking sur les trous noirs:

-Une brève histoire du temps

-Georges et les secrets de l'univers,Georges et les trésors du Cosmos et Georges et le big bang (livres éducatifs dont la vulgarisation scientifique est très bien réalisée, écrits en collaboration avec sa fille)

Images:

1-étoile a neutron

Crédits:http://www.nasa.gov/sites/default/files/images/312644main_fermiswift_magnetar2_HI_full.jpg

2-Schéma d'un trou noir

Crédits:http://www.tsf36.fr/hors/trounoir.gif

3-Vue d'artiste d'un trou noir

Crédits:http://www.nasa.gov/sites/default/files/images/729665main_A-BlackHoleArt-pia16695_full.jpg

4-Stephen Hawking

Crédits:http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/nsa-hkg_615_d155.jpg

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