• JC Duval

L'horizon d'un trou noir

'Durant la préhistoire, l’homme est allé dans les cavernes pour peindre, c’est à dire dans le noir absolu'

Pierre Soulages - Peintre

 

Un trou noir est un espace qui contient la plus grande partie des débris d'une étoile massive, étoile qui, après avoir consommé la quasi totalité de son carburant, l'hydrogène, s'est effondrée sous l'effet de la gravité.

Au sein de cet espace, rayonnement et matière ne peuvent pas s'échapper. Sous l'effet impérieux de la courbure extrême de l'espace-temps, tout ce qui pénètrera dans cet espace sera retenu prisonnier et inexorablement entrainé vers son centre.

Un observateur placé à l'extérieur de cet espace ne peut rien percevoir.

Aucune image n'est disponible, seule l'ombre de cet espace est visible. C'est un trou noir.

A droite, l'ombre d'un trou noir

Les limites de cet espace sphérique dessinent ainsi l'horizon d'un trou noir aussi appelé horizon des événements. Cet horizon n'est pas tangible. Nos connaissances augurent que s'il était possible de franchir la surface de cette sphère on ne s'en apercevrait même pas. Elle est simplement singularisée par sa distance au centre du trou noir, un rayon appelé rayon de Schwarzschild du nom de son découvreur.

Ce rayon est proportionnel à la masse du trou noir >>>

• Rs = 2GM/C² G est la constante de gravitation, M la masse contenue dans le trou noir et C la vitesse de la lumière. On ne tient pas compte ici du moment cinétique qui rend compte de la rotation du contenu du trou noir.

Le rayon de Schwarzschild est très petit. Pour la masse de la Terre, il est de seulement 9 millimètres. Pour un objet ayant la masse du soleil, le rayon est d'environ 3 kilomètres, ce qui est très largement inférieur aux 700.000 kms du rayon actuel du Soleil. Quand le soleil aura brulé tout son hydrogène, la force de gravitation ne sera pas suffisante pour former un trou noir. Dans plus de 4 milliards d'années, le soleil deviendra une naine blanche, bien visible.

Seules les étoiles qui ont une masse supérieure à 25 masses solaires peuvent prétendre à la création des trous noirs. Lorsqu'elles s'arrêteront de briller, la gravitation sera alors assez importante pour les comprimer en dessous de leur rayon de Schwarzschild.

 
Le noir chez Soulages, une obsession
 

Il existe également des trous noirs dits 'supermassifs' - plusieurs milliards de masses solaires - qui sont au centre des galaxies.

Ils ne sont pas issus directement de l'effondrement d'une étoile. On ne sait pas très bien comment ils sont apparus, tout ce que l'on peut dire c'est qu'ils croissent de pair avec les galaxies.

Etoiles massives

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