Les trous noirs font partie des objets les plus étranges et les plus fascinants de l’univers, mais à cause de la science-fiction et de la culture pop, une grande partie de ce que les gens croient savoir à leur sujet n’est pas vraiment vraie.
Les scientifiques étudient les trous noirs depuis des décennies, et bien qu’il y ait encore beaucoup de choses que nous ne comprenons pas entièrement, nous savons que certaines des idées les plus courantes à leur sujet sont très erronées.
Les trous noirs sont des aspirateurs cosmiques
Beaucoup de gens pensent que les trous noirs se contentent d’errer dans l’espace, aspirant tout comme une sorte de Roomba cosmique. Mais ce n’est pas ainsi qu’ils fonctionnent. Leur gravité n’est pas magique. Elle suit les mêmes règles que celle de tout autre objet massif, comme une planète ou une étoile. En fait, les objets peuvent très bien tourner autour d’un trou noir, tant qu’ils restent à une distance de sécurité.
La véritable zone de danger est l’horizon des événements. Une fois que l’objet a franchi ce point, il ne peut plus revenir en arrière. Mais à moins que vous ne soyez déjà beaucoup trop proche, un trou noir ne va pas vous attirer. Vous devrez dériver vers lui, comme vous le feriez avec n’importe quelle autre force gravitationnelle puissante.
Les trous noirs sont totalement invisibles
Les trous noirs n’émettent pas de lumière, mais cela ne signifie pas qu’il est impossible de les voir. Au lieu de chercher le trou noir lui-même, les scientifiques observent la façon dont il affecte la matière environnante.
Par exemple, la gravité d’un trou noir attire du gaz et de la poussière, créant un disque d’accrétion tourbillonnant qui devient très chaud et brille intensément. C’est souvent le premier indice de la présence d’un trou noir.
En 2019, des astronomes ont réussi à photographier l’ombre d’un trou noir à l’aide du télescope Event Horizon. Il ne s’agit pas du trou noir lui-même, mais de la matière incandescente qui l’entoure et de la façon dont la lumière se courbe près de l’horizon des événements.
Tous les trous noirs ont la même taille
Les trous noirs n’ont pas tous la même taille. Ils sont de tailles différentes, en fonction de la façon dont ils se sont formés. Voici ce que nous savons (ou théorisons, du moins) à l’heure actuelle :
- Les trous noirs de masse stellaire sont le type « normal », formé par l’effondrement d’une étoile massive. Leur masse peut atteindre quelques dizaines de fois celle du Soleil.
- Les trous noirs de masse intermédiaire sont les poids moyens, allant de centaines à des milliers de masses solaires. Les scientifiques tentent encore de comprendre comment ils se forment.
- Les trous noirs supermassifs sont les monstres qui se cachent au centre des galaxies et dont la masse est des millions, voire des milliards de fois supérieure à celle du Soleil. Sagittarius A*, qui se trouve au centre de notre Voie lactée, est l’un d’entre eux.
- Les trous noirs primordiaux sont purement théoriques (pour l’instant). S’ils existent, ils sont minuscules, peut-être même aussi petits qu’un atome, et se sont formés au début de l’univers.
Toutes les étoiles deviennent des trous noirs
Toutes les étoiles ne connaissent pas la fin dramatique d’un trou noir. Seules les plus grosses, dont la masse est au moins 20 fois supérieure à celle du Soleil, ont une gravité suffisante pour s’effondrer en un trou noir lorsqu’elles meurent.
Les étoiles plus petites, comme notre Soleil, ont un destin beaucoup plus calme. Lorsqu’elles sont à court de carburant, elles se débarrassent de leurs couches externes et laissent derrière elles une naine blanche, un noyau super dense, mais pas tout à fait du niveau d’un trou noir. Les étoiles un peu plus grosses peuvent s’effondrer en étoiles à neutrons, qui sont extrêmement denses, mais ne sont pas encore des trous noirs.
Vous seriez instantanément écrasé en entrant dans un trou noir
Tomber dans un trou noir semble être une mort instantanée et brutale, mais cela dépend en fait de la taille du trou noir.
Dans un trou noir de masse stellaire (le plus petit), les choses se gâteraient rapidement. La gravité change tellement près de l’horizon des événements que vous seriez étiré en un mince fil (un phénomène appelé à juste titre « spaghettification ») bien avant d’atteindre le centre.
Mais si vous tombez dans un trou noir supermassif comme Sagittarius A, celui qui se trouve au milieu de notre galaxie, vous ne remarquerez peut-être même pas que vous avez franchi l’horizon des événements. L’attraction gravitationnelle change plus graduellement, de sorte que vous ne seriez pas étiré tout de suite.
Cela dit, vous mourriez quand même.
Les trous noirs sont éternels
Il est vrai qu’une fois que l’on a franchi l’horizon des événements d’un trou noir, on ne peut plus revenir en arrière. Même la lumière ne peut s’échapper. Mais cela ne signifie pas que les trous noirs sont éternels.
Grâce à un étrange effet quantique appelé rayonnement de Hawking (du nom de Stephen Hawking), les trous noirs perdent lentement de l’énergie au fil du temps. Cela signifie qu’ils rétrécissent incroyablement lentement.
Si l’on dispose de suffisamment de temps, c’est-à-dire bien plus que l’âge actuel de l’univers, un trou noir pourrait s’évaporer complètement. Ainsi, si rien ne s’échappe de l’intérieur, les trous noirs eux-mêmes ne restent pas éternellement dans les parages.
Les trous noirs sont immobiles
Les trous noirs ne sont pas ancrés dans l’espace. Ils peuvent se déplacer, tout comme les étoiles et les planètes, parfois à des vitesses très élevées.
La plupart des trous noirs restent en place, comme le trou noir supermassif au centre de notre galaxie. Mais certains, appelés « trous noirs errants », dérivent dans l’espace. Ils peuvent être expulsés de leur emplacement d’origine par les forces gravitationnelles d’autres objets ou même par des collisions avec d’autres trous noirs.
Les trous noirs ne sont que des trous dans l’espace
Malgré leur nom, les trous noirs ne sont pas des trous ou des vides. Il s’agit d’objets très denses, dotés d’une masse et d’une gravité considérables, tout comme les étoiles ou les planètes, mais à un degré bien plus élevé que ce à quoi nous sommes habitués.
Les trous noirs se forment lorsqu’une étoile massive s’effondre sur elle-même, entassant toute sa masse dans un espace incroyablement petit. Cela crée une attraction gravitationnelle si forte que rien ne peut s’échapper au-delà de l’horizon des événements. Pas même la lumière.
Un trou noir n’est donc pas un trou cosmique. Il s’agit plutôt d’un objet surchargé qui plie l’espace et le temps de telle sorte qu’il est impossible de s’en échapper une fois qu’on s’en est approché de trop près.
Le Grand collisionneur de hadrons pourrait créer un trou noir qui détruirait la Terre
Certaines personnes craignent que le Grand collisionneur de hadrons (LHC pour Large Hadron Collider), l’accélérateur de particules le plus puissant au monde, construit pour faire s’entrechoquer des protons à une vitesse proche de celle de la lumière, ne crée accidentellement un trou noir qui engloutirait la planète. Mais il n’y a pas vraiment de danger. Cette idée relève plus de la science-fiction que de la science.
Elle vient du fait que les collisions de particules à haute énergie, comme celles du LHC, pourraient théoriquement produire de minuscules trous noirs. Mais, même si cela se produisait (ce qui n’est pas certain), ces trous noirs seraient microscopiques et disparaîtraient presque instantanément grâce au rayonnement de Hawking. Ils ne resteraient pas assez longtemps pour causer des dégâts.
De plus, la nature fait fonctionner sa propre version du LHC depuis des milliards d’années. Les rayons cosmiques, qui sont des particules à haute énergie provenant de l’espace, percutent en permanence l’atmosphère terrestre avec bien plus d’énergie que tout ce que nous pouvons créer dans un laboratoire. Si ces collisions étaient dangereuses, nous ne serions pas là aujourd’hui.
Si les trous noirs existent bel et bien, l’idée qu’un trou noir créé par l’homme puisse détruire la Terre n’est pas conforme à la physique réelle… du moins pour l’instant.
Conclusion
Les trous noirs ont des propriétés hallucinantes, mais ils ne sont pas ce que la science-fiction en dit. Nous disposons aujourd’hui d’images réelles des trous noirs, nous savons qu’ils peuvent se déplacer dans l’espace et nous comprenons même comment ils peuvent s’évaporer lentement au fil du temps.
La réalité des trous noirs est bien plus fascinante que la fiction.
