Trous Noirs

Pouvez-vous m'aider à découvrir ce phénomène qui me passionne : le trou noir ?

Avez-vous un lien là-dessus ?

Sinon j'ai pas mal de revues dans lesquelles ils parlent des trous noirs, mais toujours de façon superficielle… donc je ne suis pas satisfait !

Que devient la matière aspirée dans un trou noir ?
Comment les découvre-t-on ?
Notre soleil pourrait-il devenir un trou noir ?
De plus, la lumière aspirée peut-elle ressortir ?
L'espace temps étant déformé, le trou existe-t-il ?
Et comment mesure-t-on sa masse ?
Y a-t-il une possibilité de savoir la masse qu'il a absorbé ?


Déjà, si vous avez des réponses à ça, je vous serais très reconnaissant !

Vaste et très intéressant sujet. Si j'ai assez de temps cette semaine, j'essayerai d'y répondre au mieux.

Sauf si quelqu'un d'autre l'a déjà fait d'ici là lol

Merci !

Tout d'abord, il convient de savoir de quel type de trou noir nous parlons. En effet, il en existe de 3 sortes différentes.
1- Les trous noirs "primordiaux" (= micro-trous noirs de S. Hawkings) ;
2- Les trous noirs "super-massifs" ;
3- Les trous noirs stellaires.

Pour les premiers, leur existence est seulement théorique et seraient le résultat de "turbulences" de l'espace-temps et auraient immédiatement suivi la naissance de l'univers.
Leur masse serait de quelques kg pour un horizon de l'ordre de 10^(-26) m de rayon. On ne les a jamais observés jusqu'à présent, et leur existence reste une hypothèse.

Les trous noirs super-massifs ont au contraire déjà été observés au coeur de certaines galaxies (dont la notre). Ils représentent des masses de l'ordre de plusieurs millions à centaines de millions fois notre Soleil, et leur origine demeure assez mal expliquée.


Les trous-noirs de type stellaire sont les mieux connus, et les plus "abordables". Ils sont nommés ainsi car ils sont le résultat de la mort de certaines étoiles massives (+ de 8 masses solaire (Ms), ou masse du noyau > 3,4 Ms).
A la fin de sa vie, et pour diverses raisons (on en parlera peut-être dans un autre topic ? Ce n'est pas le sujet ici ), le noyau de l'étoile va s'effondrer sur lui-même jusqu'à ce que son diamètre devienne inférieur à une certaine limite critique déterminée en fonction de sa masse : le rayon de Schwarzchild. C'est à ce moment là que le trou-noir apparait.

Il existe au moins trois modèles théorique expliquant la structure des trous noirs.

1- Le premier modèle date de 1916 et est celui élaboré par Schwarzchild. C'est aussi le plus simple, mais le moins probable (du fait de sa simplicité ). Les trous noirs représentés par ce modèle sont statiques et uniquement définis par leur masse.
En voici une représentation :


2- Le second modèle, dit de Kerr, est tiré du premier auquel on a imprimé une rotation. Ce qui parait plus probable au regard des données d'observations (mais encore incomplet). Cette rotation a bien entendu une influence sur l'espace-temps, et a tendence à le distordre.
En voici une représentation :

La différence de forme de la singularité de ce modèle du trou noir de Kerrpar rapport au précédent est le résultat de cette rotation. Il possède également 2 horizons : un interne et un externe. L'horizon externe correspond à la "zone de non retour", et l'horizon interne est la limite atteinte par les particules émises par le trou noir.
Conformément aux observations, ce modèle de trou noir prédit également la présence d'un disque d'accretion lorsqu'il attire de la matière à lui.

3- Le 3ème modèle est le plus complèxe, mais c'est aussi celui qui rend le mieux compte des observations. Il s'agit du modèle de Reissner- Nordstrom. Presque identique à celui de Kerr, à l'exception que cette fois-ci on prend aussi en compte le fait qu'un trou-noir soit électriquement non-neutre, ce qui a pour effet de generer des jets de plasma dont la matière est accélérée par le champ magnétique pour acquerir suffisamment d'énergie et ainsi être expulsée des environs du trou noir à une vitesse proche de celle de la lumière. A remarquer que la matière est éjectée perpendiculairement au plan du disque d'accrétion.

Crédits : CXC/Melissa Weiss

Ce modèle a été très récemment corroboré par la découverte d'un puissant champ magnétique autour d'un trou-noir.
Il en résulte que contrairement à ce qu'on penssait auparavant, le trou-noir "aspire" en réalité très peu de la matière contenue dans le disque d'accretion (dans le cas par exemple d'un système multiple étoile/trou-noir, où l'étoile compagnon se fait "dévorer"), puisque la plus grande partie de celui-ci se retrouve dans les jets de plasmas.

Donc en résumé, et pour répondre aux questions de Artenl :
Que devient la matière aspirée dans un trou noir ?
La plus grande partie n'atteint pas le trou-noir, mais se retrouve éjectée dans les jets de plasma. L'autre partie est complètement destructurées par les forces de marées (le trou noir est vraiment très massif), et dès qu'elle passe la "point de non retour", tombe sur la singularité, ce qui tend donc à augmenter d'autant la masse du trou-noir.

Comment les découvre-t-on ?
Comme ils n'emmettent aucun rayonnement, on ne peut les observer que lorsqu'ils sont en "couple" avec une autre étoile par exemple. La matière arrachée à cette étoile tombe sur le trou-noir en formant un disque d'accretion qui lui sera visible du fait d'une intence emission de rayons X.

(Crédit : http://tpe.blackholes.free.fr).

Une autre méthode qui commence à porter ses fruits, est d'observer la déformation du rayonnement d'étoiles lointaines, et ainsi repérer la masse d'un trou-noir en avant-plan.



Notre soleil pourrait-il devenir un trou noir ?
En aucun cas : il n'est pas assez massif.

De plus, la lumière aspirée peut-elle ressortir ?
La lumière n'est pas vraiment aspirée, mais en tout cas, elle ne s'échape pas d'un trou-noir ! (c'est d'ailleurs pour ça qu'on a du mal à les repérer).

L'espace temps étant déformé, le trou existe-t-il ?
Je ne comprends pas bien cette question... On observe des trous-noirs, donc c'est qu'ils existent !

Et comment mesure-t-on sa masse ?
Toujours de manière indirecte, soit en mesurant la déformation de la lumière des étoiles en arrière-plan (cette déformation est d'autant plus importante que la masse du trou-noir est grande), soit dans le cas d'un couple étoile/trou-noir, en mesurant les paramètres orbitaux de l'étoile visible ; on en déduit ainsi les caractéristiques du trou-noir.

Y a-t-il une possibilité de savoir la masse qu'il a absorbé ?
Pas vraiment... De manière directe en tout cas


Voilà, j'espère avoir été le plus complet possible, et avoir répondu à toutes tes questions !


PS : sauf indication contraire, toutes les images sont tirées du site : http://www.astrosurf.com

Vraiment tres complexe comme sujet et c'et un gros steack qu'il faudrait bien détaillé parce que je n'ai pas tout compris et je n'ai pas tout lu car sa grille un peu le cerveau (surtout apres les cours)

Mais c'est interessant de savoir la vie complete d'une étoile!

Je me replongerais la dedans plus tard

Relis bien à tête reposée, tu verra c'est pas si compliquer... Enfin j'ai simplifié aussi lol

Bravo pour cet exposé ! Merci beaucoup, ça me fait vraiment plaisir d'en savoir plus sur les trous noirs !

Tres bon article Ulysse, merci

C'est vraiment passionant surtout quand c'est aussi bien raconté et illustré, c'est bizarre personne n'a de question

Et bien moi non plus je n'ai pas vraiment de question, sinon je suis content d'avoir appris l'origine de cette forme si caractéristique et plein d'autres choses; les trous noirs ce n'est pas ce que je connais le plus !

A13.

Merci Asteroth pour ces précisions !

en tout cas si vous voulez des precisions vous pouvez toujours lire les livres de stephen hawking qui explique clairement et simplement les questions les plus complexes grâce à des exemples limpides. et contrairement à ce que l'on dit, le premier livre qu'il à écrit... heu dsl je ne me rapelle plus du nom... n'est pas is compliqué que ça !

en tout cas c'est vrai que les trous noirs sont passionants. c'est un de mes sujets favoris

***tiens il faudrait que je termine mon dossier sur les trous noirs moi !***