LES TROUS NOIRS
Il y a 13.5 milliards d’années, l’univers tout entier était contenu dans un point, un point plus petit qu’un atome. Dans ce point de masse infinie, le temps et l’espace n’existaient pas. Puis celui-ci a explosé et l’univers s’est propagé de partout : le Big Bang.Nous verrons donc plus tard que l'univers peut être issu d'un trou noir. On peut également émettre l’hypothèse que les trous noir sont des portes vers d’autres galaxies ou même que notre galaxie est en fait à l’intérieur d’un trou noir gigantesque. Une multitude de questions de ce genre se posent actuellement.
D'une part, ces trous noirs peuvent être à l'origine de trous de ver et joueraient ainsi un rôle majeur dans l'hypothétique voyage temporel. D'autre part, on observe un écoulement du temps différent au sein d'un trou noir.
Comment sont constitués ces phénomènes, application de la relativité générale, et comment déforment-ils l'espace-temps ?
La formation d’un trou noir
Un trou noir est à l’origine une étoile qui s’est comprimée sous sa propre gravité jusqu’à imploser. Ce phénomène s’appelle une supernova, il ne dure que quelques milli-secondes et est la plus puissante explosion de l’univers. Avant cette implosion toutes les étoiles suivent un protocole de fusions bien défini :
Quand une étoile n’est pas assez massive pour supporter une de ces fusions, elle explose donc sous sa propre gravité.
Par exemple, nous savons que notre Soleil a une masse assez importante pour aller à peu près jusqu’à la fusion du carbone en néon. Arrivé à cette étape, le Soleil implosera et formera une naine blanche qui est une des solutions à la suite d’une supernova. Il faut savoir que chaque étoile cache une naine blanche. La naine blanche d’une étoile est en fait constituée de la couche du noyau de l’étoile qui vient d’imploser.
Par exemple, pour notre Soleil, la naine blanche qui se formera sera sans doute constituée d’une fusion de carbone en néon.
Si l’étoile est assez massive, il peut se former une étoile à neutron qui est une étoile majoritairement constituée de neutrons (elle peut également comporter des atomes de fer).Cette étoile à neutron est extrêmement massive et dense car 1cm3 d’étoile a neutron est à peu près égale à 1 milliards de tonnes, soit le poids de 100 000 tours Eiffel. Le fait que l’étoile ne soit composée que de neutron est dû à la gravité, celle-ci étant tellement grande que les atomes eux-mêmes sont réduits à l’état de neutrons.
Si l’étoile est encore plus importante, environ vingt fois la taille de notre Soleil, il se passe la même chose que pour une étoile à neutron mais avec une étape en plus : les atomes sont réduits à l’état de particules (neutrons), puis les particules sont désintégrées à cause de la gravité trop importante. Et tandis que la matière s’effondre et se comprime à l’infini, sans aucune résistance pour l’arrêter, on peut voir apparaître une singularité, ce qui est en fait l'élément le plus important d’un trou noir.
A la suite d’une supernova, il peut donc se former soit une naine blanche, soit une étoile à neutron, soit une singularité selon la masse de l’étoile qui vient d’imploser.
Etoile de masse équivalente à notre soleil (étoile jaune)
Naine blanche
Etoile de masse supérieure à notre soleil (géante blanche)
Étoile à neutron
Etoile de masse supérieure à l’étoile blanche donc bien plus massive que notre Soleil (super géante bleu)
Trou noir
Si une singularité se forme, pendant sa formation, un cercle noir se crée autour de cette dernière. Cette zone s’appelle l’horizon des évènements. Plus la masse de la singularité est élevée, plus le rayon de ce cercle est important. On peut d’ailleurs le calculer grâce à la formule suivante :
R = 2GM/c²
.R est le rayon de Schwarzschild
.G est la constante gravitationnelle (G = 6,67.10-11 N·m2·kg-2)
.M est la masse de l’étoile (en Kg)
.c représente la célérité de la lumière dans le vide (2.998*108 m.s)
Par exemple, on peut calculer le rayon de Schwarzschild de notre Soleil, il fera 2.96 Km ce qui n’est pas très grand pour un horizon des événements.
Les différentes formes de trous noirs : (dans l’ordre du moins massif au plus massif):
Trous noirs primordiaux : sont de très petites tailles, ils sont apparus à la création de l’univers (le Big-Bang) mais leur existence n’a jamais été confirmée.
Trous noirs stellaires : leur masse est comparable à celle du soleil
Trous noirs intermédiaires : ils font quelques milliers de fois la masse du soleil
Trous noirs supermassifs ou galactiques : ils sont très lourds et représentent à peu près quelques millions de fois la masse du Soleil.
LES TROUS NOIRS PAR RAPPORT AU TEMPS
Une singularité génère tellement de gravité qu’elle n’aspire pas que les objets mais également les rayons de lumière. C’est pourquoi on aperçoit cette bulle noire, c’est le moment où la lumière n’est plus assez forte pour résister à son attraction. Si quelqu’un est envoyé dans un trou noir, de son référentiel, le temps va s’accélérer de plus en plus, chaque seconde durant lesquelles il va se rapprocher de l’horizon des événements vont devenir des minutes, des heures, des siècles, des millénaires pour nous.
Horizons des événements
Il faut également savoir que les trous noirs déforment l’espace-temps à cause de leur gravité très importante.
A l'aide de ces schémas nous pouvons voir que les trous noirs peuvent vaincre le temps. C’est grâce à cette déformation de l’espace-temps que l’on peut les deviner car il faut savoir que l’on ne peut pas voir un trou noir, on le devine par la présence d’une importante distorsion de l’espace et du temps dans son voisinage.
On peut aussi élaborer certaines théories comme le fait que les trous noirs sont des portes vers d’autres univers ou même des brèches vers d’autres endroits du nôtre. Ce qui nous permettrait d’explorer des parties de l’univers inaccessibles pour nous.
Un trou noir est en fin de compte, d’un point de vue matériel et physique, une singularité. L’horizon des évènements n’est que la conséquence de la gravité créé pas cette dernière.
