Les étoiles n’ont pas toutes le même destin Seules les plus massives finissent en trous noirs. Explications.
Une fois l’existence des trous noirs démontrée, restait encore à les débusquer. Car un objet qui ne laisse échapper ni matière ni lumière est "invisible", donc indétectable ! Heureusement, la matière sur le point d’être avalée connaît une lente agonie : chau ffée, déformée, elle tombe dans la gueule du monstre en émettant des flots de rayons de haute énergie. C’est ce dernier "cri" que les satellites sensibles aux rayons X et gamma ont repéré. Ils ont ainsi permis de découvrir différents types de trous noirs : les stellaires (quelques dizaines de fois la masse du Soleil), les supermassifs (quelques millions de fois) et, depuis quelques années, les trous noirs dits de masse intermédiaire (quelques centaines de fois notre étoile) dont la formation n’est pas encore comprise.
Les astrophysiciens les ont découverts aussi dans une époustouflante variété de configurations. La petite galaxie NGC 1277, par exemple, renferme un trou noir supermassif de 17 milliards de masses solaires. "Une situation très inhabituelle", estime Jean-Pierre Luminet du Laboratoire d’astrophysique de Marseille. "Celui des centres galactiques ne représente que 0,1 % de la masse de la galaxie. Chez NGC 1277, il atteint 14 % ! Cette curiosité nous oblige à questionner nos modèles de formation". Autre "bizarrerie" : NGC 6240 renferme deux trous noirs. Quant à IGR J11014-6103, c’est un astre vagabond. L’explosion de l’étoile en supernova lui a conféré une vitesse folle de plusieurs millions de km/h à travers la galaxie*. Il continue sa route à toute vitesse depuis 15.000 ans, laissant loin derrière lui, dans la constellation de la Carène, sa coquille.
FUSION DE DEUX TROUS NOIRS
Ces images, calculées à l'université Cornell, montrent la spirale provoquée par la rencontre entre deux trous noirs, qui finissent par n'en former qu'un. Une séquence à donner le tournis.
Ils pourraient expliquer des phénomènes incompris
Outre ces comportements curieux, les trous noirs pourraient expliquer certains phénomènes énigmatiques de l’Univers, comme les sursauts gamma, ces émissions brèves et intenses de rayons gamma dont les chercheurs ne parviennent pas à expliquer l’origine. "Avec Mathieu Brassart du Laboratoire de mathématiques de Besançon, nous nous sommes intéressés à ce qui se passait lorsqu’une étoile était soumise aux forces de marée d’un trou noir supermassif", explique Jean-Pierre Luminet. "Si l’étoile se rapproche, sans pénétrer, de l’horizon du trou noir [de sa surface], elle est déformée et comprimée deux fois de suite avant de quitter les abords de celui-ci. Nos simulations numériques montrent que cela provoque deux effondrements de la masse de l’étoile séparés d’une centaine de secondes, avec à chaque fois une élévation de température de plusieurs milliards de degrés, à l’origine d’émission de rayons gamma". Ce scénario séduisant pour expliquer certains sursauts gamma atypiques attend d’être confirmé par des observations.
* Le Soleil se déplace à 800 000 km/h.
COMMENT REPRÉSENTER LE TROU NOIR
En 2008, Sciences et Avenir avait produit et diffusé en kiosque le documentaire Voyage au coeur d'un trou noir co-écrit par notre journaliste Sylvie Rouat et l'astrophysicien Alain Riazuelo. Ce documentaire est désormais visible en ligne, sur notre site. Le scientifique de l'institut d'astrophysique de Paris explique qu'à l'origine de ce projet, il y a eu "la nécessité mathématique de visualiser le comportement d'un trou noir". La représentation du trou noir adoptée dans le documentaire est assez proche de celle retrouvée, des années plus tard, dans le film Interstellar de Christopher Nolan (qui s'est aussi basé sur les travaux de l'astrophysicien Kip Thorne). L'astre glouton y est représenté comme ceinturé d'anneaux de lumière. A la sortie du film en octobre 2014, Alain Riazuelo nous avait livré, dès la fin de la projection, ses premiers commentaires sur le blockbuster spatial de Nolan
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