Trous noirs: faits sur les objets les plus sombres de l’univers

Les trous noirs peuvent se former lorsqu’une énorme étoile meurt. Cela se produit parce que les étoiles produisent la lumière et la chaleur à travers un processus appelé fusion nucléaire. Dans ce processus, deux petits atomes Fuser ensemble pour former un atome plus lourd, qui libère de l’énergie. Ces atomes plus lourds fusionnent ensuite pour former des atomes encore plus lourds, et ainsi de suite pour garder l’étoile à produire de la lumière et de la chaleur.

Lorsque de très grandes stars vers la fin de leur vie, ils fusionnent des atomes plus lourds et plus lourds dans leurs centres. Finalement, ils commencent à former des atomes de fer. Mais la fusion de fer prend plus d’énergie que la réaction ne produit, donc l’étoile commence à s’effondrer sur elle-même, formant un trou noir.

Les trous noirs supermassifs sont un type spécial de trou noir qui est des millions de fois plus grand que notre soleil. Des trous noirs supermassifs se forment sur des centaines de millions d’années en se nourrissant à la fois de matériau autour d’eux et en fusionnant avec d’autres trous noirs.

Il peut y avoir d’autres trous noirs qui se sont formés juste après le début de l’univers. S’ils existent, ils se sont formés parce que peu de temps après le Big Bang, il y avait des poches d’espace avec tant de matière en eux qu’ils se sont effondrés et ont formé des trous noirs. Mais les scientifiques n’en ont pas encore trouvé un trous noirs « primordiaux » encore.

Les trous noirs peuvent ressembler à un espace vide, mais ils sont le contraire. À l’intérieur d’un trou noir, vous trouverez des charges et des charges de matériau écrasées jusqu’à un point infiniment petit. Ce point minuscule mais extrêmement dense est appelé une singularité. Les physiciens ne savent pas ce qui se passe à la singularité. C’est un environnement tellement extrême que toutes nos connaissances actuelles de la physique se décomposent, ce qui les rend techniquement impossibles. Il se peut que nous ne les comprenions tout simplement pas encore complètement.

En entourant cette singularité, l’horizon de l’événement, la frontière invisible qui marque l’entrée du trou noir. Une fois que quelque chose croise l’horizon de l’événement, il ne peut jamais partir. Pour s’échapper, il faudrait voyager plus vite que la vitesse de la lumière, ce qui est également impossible.

Les trous noirs sont noirs parce que leurs traces gravitationnelles sont si fortes que même la lumière ne peut pas leur échapper. Sans lumière venant de leurs centres, ils ont l’air complètement sombres. Mais les astronomes peuvent toujours « voir » des trous noirs à travers d’autres méthodes.

Une façon de détecter les trous noirs est à travers le quasars ils produisent. Les quasars sont des objets très chauds et brillants qui se produisent lorsque les trous noirs tirent du gaz et de la poussière. L’anneau de poussière et de gaz autour du trou noir brille brillamment, ce qui permet aux astronomes de les repérer facilement. Certains quasars brillent plus brillants que les galaxies entières et sont des milliards visibles des années-lumière à travers l’univers. Une autre façon de « voir » des trous noirs est lorsqu’ils fusionnent. Lorsque deux trous noirs entrent en collision, ils envoient des ondulations espace-tempsun peu comme des vagues sur l’océan. Ceux-ci sont appelés ondes gravitationnelles. Ces vagues sont incroyablement faibles, mais les instruments sensibles sur Terre peuvent les détecter. À ce jour, les astronomes ont identifié au moins 50 événements de fusion de trous noirs.

Le Premier vrai « image » d’un trou noir Jamais créé en 2019, lorsque les astronomes ont utilisé le télescope Horizon Event pour prendre une image d’un disque allumé de matériau tourbillonnant autour d’un trou noir appelé M87 *. Pesant 3 milliards de fois celle du soleil et assis dans une galaxie à plus de 50 millions d’années-lumière, M87 * ressemblait à un beignet orange déformé. Puisqu’il est impossible de prendre une photo du trou noir lui-même (car aucune lumière ne peut s’échapper), ce que les astronomes ont plutôt vu était son « ombre », le trou dans le matériau éclatant qui l’entoure. En 2022, le même télescope a pris une image du trou noir au centre de la Voie lactée.

Le physicien Karl Schwarzschild a découvert accidentellement des trous noirs en 1916, alors qu’il trouvait une solution particulière à la théorie générale de la relativité d’Einstein. Mais cette solution contenait une caractéristique étrange: la théorie s’est comportée étrangement à une taille spécifique, connue aujourd’hui sous le nom de Radius de Schwarzschild.

Il a été réalisé plus tard pourquoi ce nombre était si spécial. Si vous comprimez la masse d’un objet dans un espace plus petit que le rayon de Schwarzschild, son traction gravitationnelle submergerait toutes les force connues et rien ne pourrait s’échapper. Les premiers physiciens ont supposé que d’autres lois physiques ont rendu cela impossible. Mais à la fin des années 1930, il est devenu clair que la nature pouvait En effet, permettre aux trous noirs d’exister Lorsque le physicien indien Subrahmanyan Chandrasekhar a constaté qu’au-dessus d’une certaine densité, aucune force ne peut submerger la gravité. Cependant, les trous noirs ne peuvent se former que dans les conditions les plus extrêmes.

Si vous tombez dans un trou noir, la mort est garantie. À l’approche d’un trou noir, les forces gravitationnelles sont si fortes que vous seriez étiré de la tête aux pieds en un long brin de particules avant même d’atteindre l’horizon de l’événement, un sort terrible appelé «spaghettification».

Des trous noirs de taille moyenne vous spaghettififieraient si rapidement votre le cerveau se séparait instantanément des atomes séparés Et vous n’auriez pas le temps de remarquer quoi que ce soit. Mais des trous noirs plus gros prendraient plus de temps pour vous spaghettifier. Dans ce cas, vous commenceriez à aller plus vite, approchant de la vitesse de la lumière. Comme cela s’est produit, le temps ralentirait de plus en plus. Cela créerait un effet très étrange, où lorsque vous avez regardé dans le trou noir (si vous étiez encore en vie), vous verriez tout ce qui s’est passé dans le passé près de cet endroit qui y tombait. Si vous regardiez derrière vous, vous verriez tout ce qui se passerait à l’avenir.