Le mariage des trous noirs avec les galaxies
J'aimeSur ce cours de physique, vous retrouverez de nombreuses informations très intéressantes concernant les trous noirs.
Les trous noirs sont des objets étranges qui font l'objet de découvertes récentes qui bouleversent les connaissances actuelles. Notre vision de l'univers s'en trouve profondément modifiée. Ils seraient très nombreux dans l'univers de plusieurs dizaines de millions à près d'un milliard.
Il existe plusieurs formes de trous noirs :
- Les trous noirs stellaires, qui se forment à la suite d'un effondrement gravitationnel d'une étoile peu massive correspondant à 3 ou 4 fois la masse de notre soleil. Après l'explosion de l'étoile sous forme de supernova, le cœur de l'étoile s'effondre sous l'effet gravitationnel. Le trou noir correspond donc à un objet stellaire d'une densité gravitationnelle très importante. L'espace-temps est fortement modifié, le temps se dilate et ralentit.
- Il existe également des trous noirs dits super massifs. Aujourd'hui, il est généralement admis que les trous noirs "super massifs" qui sont situés au centre de toutes les galaxies participent à la création et à la stabilisation des galaxies. Ce sont des monstres galactiques qui peuvent peser plusieurs milliards de fois la masse de notre soleil. Pour certains d'entre eux, on pense qu'ils se sont formés dès la création de l'univers par l'effondrement gravitationnel de nuages de gaz massifs juste après la formation du big bang.
Les trous noirs sont des objets cosmiques étranges dont le fonctionnement reste encore mal connu. La densité exceptionnelle de ces objets produit un effet gravitationnel majeur qui attire vers lui toute la matière qui entre dans son champ d'attraction gravitationnel. Ainsi, l'accumulation permanente de matière lui assure une croissance constante qui augmente d'autant sa densité et donc ses effets gravitationnels. Il est possible d'observer ce phénomène lorsqu'une étoile est absorbée par un trou noir. C'est ce qui a permis l'observation visuelle en 2019 du premier trou noir M87 au centre de la galaxie Messier 87. L'échauffement des gaz de l'étoile absorbés par le trou noir a permis cette première observation directe confirmant ainsi les modèles théoriques et les observations indirects de l'existence réelle des trous noirs. Il est donc parfois possible d'observer visuellement un trou noir lors de son interaction destructrice avec de grande quantité de matière.
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Cependant, il existe une zone spécifique d'observation appelée horizon des évènements qui limite nos observations. En effet, à cause de la densité exceptionnelle des trous noirs et d'un pouvoir gravitationnel particulièrement élevé, la matière et la lumière sont attirées vers son centre. Plus on se rapproche du centre d'un trou noir, plus la gravité augmente. Au-delà de l'horizon des évènements, la force gravitationnelle augmente considérablement empêchant la matière et même la lumière de ressortir. C'est en raison de ce phénomène que les trous noirs sont nommés ainsi.
Au centre des trous noirs, la densité devient exceptionnellement élevée et la force gravitationnelle produit des effets destructeurs sur la matière atomique. L'énergie est telle que les formes atomiques classiques de la matière sont détruites, électrons, protons et neutrons ne peuvent plus s'organiser et volent en éclats. On entre dans le monde de la gravité quantique dans lequel toutes les lois de la physique classiques deviennent invalides. Ainsi, même la notion de la relativité générale le concept d'espace-temps décrit par Einstein ne permet plus de décrire le fonctionnement des trous noirs. On entre dans la singularité, au cœur du trou noir et du monde de la gravitation quantique qui peine encore à décrire la réalité des phénomènes réels.