La saga du Big Bang
  Émergence des trous noirs







Plongée vers le trou noir


Un trou noir vorace absorbe l'atmosphère d'une étoile voisine

Course autour
du trou noir


Modélisation d'un trou noir et de sa matière chaude

Ces astres figurent parmi les plus fascinants de l’Univers. Constitués d’espace et de temps, ils sont si compacts que même la lumière ne s’en échappe pas. Les trous noirs – puits sans fond, zones de non retour du cosmos – ont été prévus dès la fin du XVIIIe siècle. Ils existeraient bel et bien. Les astronomes pensent les avoir repérés. Certains résultent de l’évolution naturelle des étoiles massives. D’autres, géants, occupent le cœur des galaxies. Leurs rencontres et fusions se signaleraient par des ondes gravitationnelles.

Les objets les plus étranges de l’Univers
Les premières étoiles du cosmos étaient des monstres de, peut-être, 100 à 1000 fois la masse du Soleil. Elles ont brûlé leur existence en un clin d’œil et certaines ont explosé en laissant derrière elles des résidus si compacts qu’il faut recourir à une catégorie d’objets célestes très à part pour les identifier : ce sont des trous noirs. D'autres se sont effondrées directement en trous noirs. Ils se caractérisent par leurs propriétés inhabituelles. Ces objets s’avèrent si ‘ramassés’ sur eux-mêmes que, passé leur horizon-frontière, rien ne peut plus échapper à leur avidité. Toute matière, énergie ou lumière qui passe à proximité et suffisamment près se trouve, immanquablement, déviée par l’intense force d’attraction et finissent irrémédiablement absorbés. Au fil du temps et des générations d’étoiles successives, on calcule que notre galaxie, la Voie lactée, comme ses congénères, se serait peuplée de centaines de millions de trous noirs issus de la mort d’étoiles massives. Mais, ce n’est pas tout…

En parallèle des premières salves de formation d’étoiles, les galaxies ont aussi émergé du big bang. À leur échelle, ces univers-îles ont engendré de plus en plus d’étoiles brillantes. Les galaxies de forme spirale ont fusionné en elliptiques. En outre, ces galaxies primordiales étaient très actives. On soupçonne que chacune abritait, déjà, en son cœur un énorme trou noir - de plusieurs millions ou milliards de masses solaires – à l’origine de leur débauche d’énergie. Enfin, on s’est rendu compte plus récemment que même les galaxies plus calmes, au premier rang desquelles la nôtre, semblent abriter de tels monstres.

Trous noirs stellaires. Trous noirs géants au centre des galaxies. L’existence de ces objets n’a pas été facile à accepter. Ni même à démontrer. Ces entités à nulle autre pareille sont longtemps restées tapies, tranquilles, parmi les fruits de l’esprit. Elles en sont sorties ces dernières décennies. Et c’est une épopée édifiante. Le cosmos s’est rempli de myriades de pôles d’attraction sombres et irrésistibles; zones de non retour de l’espace-temps. Leur signature se décèle dans le comportement de couples d’étoiles serrées, sources de rayonnements ‘durs’ X ou gamma, et au cœur de galaxies tumultueuses entrevues jusqu’aux confins de l’Univers. Chaque jour, un article de presse leur est consacré.

Zoom : Qu'est-ce qu'un trou noir?

Mais les gouffres du cosmos incarnent aussi de puissants laboratoires de physique. Ils renseignent sur la richesse du monde qui nous entoure et, plus que jamais, leur quête continue. Des observatoires d’un genre nouveau – au sol et bientôt dans l'espace - tentent de percevoir les ondes gravitationnelles associées à leurs déformations engendrées par des rencontres avec d'autres corps célestes. On s’intéresse aux éventuels micro-trous noirs primordiaux, évaporés après le big bang, et que l’on pourrait, peut-être, recréer dans les accélérateurs de particules sur Terre. L’exploration se poursuit avec les zooms suivants. Ils décrivent les trous noirs, quelques spécimens bien identifiés et leurs obscurs secrets.

Zoom : De tels gouffres existent-ils vraiment?

Zoom : Quoi encore de plus fascinant pour l'avenir?



Pour en savoir plus :

La première preuve directe de l'existence d'un trou noir
Article de F. Mirabel, S. Chaty et J. Martin, CEA/DSM/DAPNIA/Service d'astrophysique et Service de physique nucléaire

Un site très convivial de la NASA, en anglais, sur les trous noirs.

Un trou noir massif au centre de la galaxie
Article de Daniel Rouan, Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (CNRS/Observatoire de Paris) - Images de la physique 2005

Les messages d'un trou noir
Communiqué de presse CNRS du 29 octobre 2003

Découverte de la formation simultanée d'étoiles et d'un trou noir dasn un quasar très éloigné
Communiqué de presse CNRS du 3 avril 2003