Einstein avait raison, les trous noirs ne sont pas si noirs que cela

Les trous noirs, ces vortex gravitationnels à qui rien ne résiste, seraient-ils finalement un peu moins voraces et destructeurs que leur sombre réputation a pu laisser croire jusqu’ici ?

Car un trou noir, par définition, est un objet si compact que rien ne peut échapper à son attraction gravitationnelle. Pas même la lumière. Sur Terre, s’il veut échapper à la gravité de la planète et se mettre en orbite, un objet doit être lancé à une vitesse de 11 km/s. Mais pour fuir un trou noir, le même objet devrait dépasser la vitesse de la lumière…

Et comme rien ne peut aller plus vite que cette vitesse ultime, les trous noirs aspirent tout, y compris la lumière donc, ce qui les rend totalement… noirs. D’où leur nom.

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© NASA / JPL

Mais une observation toute récente de l’astrophysicien Dan Wilkins de l’Université de Stanford en Californie et de son équipe pourrait bien ouvrir de nouveaux horizons dans l’étude de ces objets célestes. Dans une étude publiée ce mercredi dans la revue scientifique Nature, les chercheurs expliquent comme ils ont été capables d’observer de la lumière provenant de l’arrière d’un trou noir supermassif situé au centre de la galaxie I Zwicky 1, à 800 millions d’années-lumière. Un phénomène jamais observé, jusqu’à aujourd’hui, même si Einstein, en 1916 dans sa théorie de la relativité générale, l’avait déjà théorisé sous le nom d'"écho".

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© ESA

Une découverte majeure presque due au hasard. Car à l’origine les chercheurs californiens souhaitaient étudier les rayons X projetés dans l’univers par un trou noir supermassif et le phénomène de couronne (corona). En effet lorsque de la matière, généralement des gaz du disque d’accrétion, est "avalée" par le corps céleste (étape 1), elle se retrouve chauffée à très haute température, des millions de degrés. Les électrons se séparent dès lors des atomes et donnent naissance à un plasma magnétisé lui-même soumis à de telles forces qu’il se brise et produit des électrons à très haute énergie, source de rayons X (étape 2).

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Genèse du phénomène d'"écho". © ESA / RTBF

Certains de ces rayons X, lorsqu’ils irradient le disque d’accrétion, permettent de modéliser, de "voir", la région à proximité du trou noir (étape 3). C’est ce processus que les chercheurs de l' Institut Kavli d’astrophysique des particules et de cosmologie de Stanford pensaient donc observer.

Ce qu’ils n’avaient pas prévu, c’est qu’après cette première série de rayons X, d’autres rayons X, plus petits et de "couleurs différentes" (étape 4) allaient également pouvoir être observés. Des rayons qui ne pouvaient provenir que de l’autre côté du trou noir, les fameux "échos", et rendu observables par une autre bizarrerie liée à ces corps célestes comme l’a expliqué Dan Wilkins : " Toute la lumière qui pénètre dans un trou noir ne devrait pas en sortir, nous n’aurions donc pas dû voir quoi que ce soit. Par contre, en tenant compte du fait que les trous noirs déforment l’espace, courbent la lumière et tordent les champs magnétiques autour d’eux, il devenait clair que les rayons observés ne pouvaient que provenir de l’arrière du trou noir supermassif".

Les trous noirs expliqués en vidéo:

Ces observations, rendues possibles par les télescopes spatiaux XMM-Newton de l’Agence spatiale européenne (ESA) et NuSTAR de la NASA, permettront peut-être d’en savoir un peu plus concernant les trous noirs, leur couronne et de percer les nombreux mystères qui gravitent autour des multiples phénomènes engendrés par ce corps céleste aussi fascinant que peu connu.

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