Astronomie

Si un trou noir attire tous les objets de l'univers, pourquoi y a-t-il une lumière autour de lui ?

Si un trou noir attire tous les objets de l'univers, pourquoi y a-t-il une lumière autour de lui ?


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J'ai vu des images de trous noirs et j'ai vu des films à ce sujet, par exemple (interstellaire). Je me demande pourquoi il y a une lumière autour. Même si je sais que la lumière ne peut pas s'échapper à travers elle. Quelqu'un peut-il m'éclairer à ce sujet ? Merci.


Eh bien, vous avez partiellement raison ici. Un trou noir piège tout à l'intérieur de son horizon d'événements. En dehors de l'horizon des événements, la matière (et l'énergie) peut encore échapper à son attraction gravitationnelle. Cela est dû au fait que la vitesse de fuite d'un trou noir au-delà de son horizon des événements devient supérieure à la vitesse de la lumière elle-même.

Ainsi, la lumière que vous voyez autour d'un trou noir n'est en fait que la matière et l'énergie qui sont dehors l'horizon des événements. En d'autres termes, vous voyez la lumière et la matière qui ne sont pas réellement à l'intérieur du trou noir. Ce "truc" orbite généralement autour du trou noir à de grandes fractions de la vitesse de la lumière.


Transformer une étoile en lanières de spaghetti

Imaginez un objet dans l'espace, comme une étoile. Au fur et à mesure que l'étoile se rapproche d'un trou noir, un côté de celui-ci est tiré plus fort que l'autre. C'est parce qu'un côté de l'étoile sera plus proche du trou noir que l'autre.

L'attraction de la gravité sera plus forte du côté le plus proche du trou noir et plus faible du côté le plus éloigné.

Cette différence dans l'attraction de la gravité (appelée « force de marée ») entraînerait la séparation de l'étoile. C'est un peu comme tirer un morceau de pâte de pâtes dans des spaghettis.

Parfois, les astronomes peuvent observer ce qui se passe dans d'autres galaxies. Le nom technique est un "événement de perturbation de la marée", mais cela signifie simplement qu'une étoile s'est approchée trop près d'un trou noir et s'est séparée.

Voici une impression d'artiste de ce à quoi pourrait ressembler la spaghettification :


Trouvé : l'objet qui s'approche le plus rapidement de l'univers

La majeure partie de l'univers s'éloigne de nous. Ce n'est pas que nous soyons particulièrement répulsifs, c'est juste que l'univers est en expansion, repoussant la plupart des autres galaxies. La lumière des galaxies lointaines voyage vers nous à travers cet espace en expansion, qui étend leur lumière à des longueurs d'onde plus longues ou plus rouges. En conséquence, les spectres de la plupart des galaxies présentent des décalages vers le rouge.

Maintenant, les astronomes ont accidentellement découvert le plus grand bleuchangement jamais vu, dans un amas d'étoiles qu'un trou noir géant a peut-être catapulté sur notre chemin.

Sur de petites distances, la gravité a inversé l'expansion de l'univers, de sorte que de modestes décalages vers le bleu sont courants. Ni le système solaire ni la galaxie ne sont en expansion. Pas même le groupe local&mdash, la collection d'environ 75 galaxies qui comprend la Voie lactée&mdash s'étend. En fait, le plus gros membre du Groupe Local, la Galaxie d'Andromède, se dirige vers nous : elle a un décalage vers le bleu de 300 kilomètres par seconde.

Pourtant, les astronomes ont repéré un objet bien au-delà des frontières du groupe local avec un décalage vers le bleu de 1 026 kilomètres par seconde, dépassant de loin le précédent record de 780 kps établi par une étoile de la galaxie d'Andromède. "C'est toujours amusant d'être à l'extrême", déclare Nelson Caldwell, astronome au Harvard & ndashSmithsonian Center for Astrophysics qui a fait non seulement cette découverte, mais aussi la première. "C'était aussi un accident complet !"

Les astronomes ont enregistré des vitesses plus élevées lorsque des jets ou des explosions projettent des débris vers nous, mais ils n'ont jamais vu le corps principal d'une étoile, d'un amas d'étoiles ou d'une galaxie présenter un décalage vers le bleu aussi extrême.

Caldwell et ses collègues mesuraient les déplacements Doppler des amas d'étoiles autour de M87, une galaxie elliptique géante située au cœur de l'amas de la Vierge, à 54 millions d'années-lumière de la Terre. Contrairement au Groupe Local, qui ne contient que deux galaxies géantes&mdashAndromède et notre propre Voie Lactée&mdash, l'amas de la Vierge contient des dizaines de grandes galaxies. M87 possède un nombre énorme d'amas d'étoiles très serrés appelés globulaires. Alors que la Voie lactée compte environ 160 amas globulaires connus, M87 en compte environ 10 000. De plus, le centre de M87 a un trou noir qui éclipse celui de la Voie lactée, pesant six à sept milliards de fois plus que le soleil, plus de mille fois plus massif que le trou noir de masse de quatre millions de ndashsolaire occupant le centre de la Voie lactée.

En 2005, des astronomes ont rapporté avoir trouvé une étoile à hypervitesse que le trou noir central de la Voie lactée avait repoussée. Selon une idée proposée deux décennies plus tôt, lorsqu'un système d'étoiles binaires s'approche suffisamment d'un trou noir, une étoile tombe à l'intérieur, perdant une grande quantité d'énergie afin de conserver l'énergie, l'autre étoile s'envole à grande vitesse.

Un scénario différent à trois corps peut expliquer ce que l'équipe de Caldwell appelle le premier amas globulaire à hypervitesse. Si le trou noir de M87 consiste en fait en deux trous noirs en orbite l'un autour de l'autre, ils pourraient projeter un amas d'étoiles trop proche. La gravité de l'amas amène les deux trous noirs à se rapprocher un peu, ce qui leur fait perdre de l'énergie orbitale qui est transférée à l'amas d'étoiles. S'il se précipite dans notre direction, il peut acquérir un grand décalage vers le bleu même si la galaxie dont il est issu a un décalage vers le rouge de 1 307 kilomètres par seconde. Les astronomes ont soumis leurs travaux à Les lettres du journal astrophysique.

"C'est un objet très intéressant", déclare Daniel Batcheldor, un astronome du Florida Institute of Technology qui n'est pas affilié aux chercheurs. "Nous soupçonnons qu'il y a eu un trou noir binaire au centre de M87 dans le passé, mais nous ne pensons pas qu'il y en ait un pour le moment." Un trou noir binaire peut apparaître après deux grandes galaxies, chacune avec ses propres trous noirs, écraser ensemble. De plus, de telles fusions de galaxies expliqueraient la taille gargantuesque de M87. Lorsque son trou noir central était encore deux trous noirs supermassifs séparés, il aurait pu projeter l'amas d'étoiles au loin. Mais Batcheldor dit que l'objet décalé vers le bleu pourrait plutôt être une galaxie naine de l'autre côté de M87 qui plonge dans la galaxie, expliquant sa grande vitesse vers nous.

Des observations supplémentaires sont indispensables. "Pour vraiment déterminer qu'il a été éjecté de M87, nous aimerions connaître sa distance", dit Caldwell. Le télescope spatial Hubble peut apercevoir les étoiles les plus brillantes de l'amas, ce qui révélera à quelle distance il se trouve. S'il est plus proche que M87, cela favoriserait le scénario d'éjection.

Malgré son extrême blueshift, l'objet ne nous heurtera pas, car il a sûrement un mouvement latéral. Mais il fait face à un avenir solitaire. "Cette chose finira par quitter la Vierge et ensuite se trouver entre des amas de galaxies", dit Caldwell. "S'il a vraiment été éjecté par un mécanisme de trou noir binaire, alors il devrait probablement y en avoir quelques autres. Nous allons certainement continuer à chercher."


La Bible dit-elle quelque chose sur l'existence des trous noirs ?

Les trous noirs, en termes simples, ne sont pas un sujet dont la Bible n'a aucune raison de discuter. La Bible est destinée à véhiculer un sujet primordial au-dessus de tous les autres : comment l'humanité peut être réconciliée avec Dieu. Pour cette raison, de nombreux aspects de l'univers ne sont pas abordés dans les Écritures. Cela ne signifie pas que la Bible contredit ces idées. Cela ne signifie pas non plus que la Bible suppose quelque chose de faux à leur sujet. Cela signifie seulement que ces concepts sont hors de propos du livre. Le manuel du propriétaire d'une voiture, par exemple, expliquera comment vérifier l'huile moteur, mais il pourrait ne pas parler de l'histoire d'Henry Ford.

Les trous noirs, selon la théorie moderne, sont des objets intéressants mais qui suivent les mêmes lois de la physique que les autres corps. Toutes les planètes, étoiles, astéroïdes, etc. exercent une gravité sur leur environnement. Plus on se rapproche de l'objet, plus cette traction devient forte et plus il est difficile de s'éloigner. Surmonter l'attraction de la gravité terrestre depuis le niveau du sol nécessite une force énorme. Bien que l'attraction de la gravité soit plus faible à mesure qu'une fusée s'éloigne de la planète, un vaisseau spatial est toujours affecté par la gravité de la Terre, même en orbite.

Lorsqu'un vaisseau spatial voyage dans l'espace, il doit maintenir une certaine distance par rapport aux objets, en fonction de leur attraction gravitationnelle. Les objets avec plus de masse ont des champs gravitationnels plus forts. Plus deux objets sont proches, plus la gravité les rapproche fortement. À moins que les fusées du vaisseau spatial ne soient très puissantes, il y aura une certaine distance à laquelle le vaisseau n'aura tout simplement pas le pouvoir de se libérer d'un gros corps tel qu'une étoile ou une planète. Une fois que le vaisseau spatial se rapproche trop, le vaisseau peut tourner ou tomber plus près, mais il ne peut jamais s'éloigner sans exercer une énorme poussée.

Plus les fusées du navire sont puissantes, plus il peut se rapprocher et plus il peut résister à la gravité. La caractéristique déterminante d'un trou noir est simplement qu'il est si massif et qu'il a tellement de puissance gravitationnelle que les objets situés à une certaine distance nécessitent une quantité infinie d'énergie pour surmonter son attraction. La gravité d'un trou noir est si puissante que, une fois qu'un objet est suffisamment proche, il n'y a aucun moyen possible d'échapper à son attrait. Ce point de non-retour est appelé « horizon des événements ».

C'est pourquoi ces objets sont appelés trous « noirs » : leur matière est si dense que l'attraction gravitationnelle attire tout, y compris la lumière, en elle-même. L'horizon des événements n'est pas la surface physique du trou noir mais la distance à laquelle aucune lumière, énergie ou information ne peut être récupérée. Contrairement à ce qui est présenté dans la science-fiction, les trous noirs ne sont pas des portails vers d'autres univers, des aspirateurs cosmiques ou des prédateurs intergalactiques errants.

Rien dans la Bible ne suggère ou ne contredit explicitement l'idée d'un trou noir. Les propriétés physiques des trous noirs soutiennent l'idée que l'univers nécessite un niveau de réglage fin afin de soutenir la vie. La Bible décrit parfois le désastre comme tombant inéluctablement dans les ténèbres&mdasha une description concise de ce qui arrive à la matière s'approchant d'un trou noir (voir Ézéchiel 28:8). Des idées telles que la noirceur absolue (Jude 1:13), la destruction totale (2 Thessaloniciens 1:9) et l'anéantissement de la matière (2 Pierre 3:10 & ndash12) sont énoncées dans les Écritures. La coïncidence n'est pas la même chose que la connexion, cependant. La Bible ne présente pas ces idées comme étant liées de manière significative aux objets physiques réels que nous appelons trous noirs.

En fin de compte, les trous noirs sont simplement un autre aspect fascinant de l'univers créé par Dieu. Les physiciens spéculent sur la façon dont les trous noirs pourraient influencer le mouvement des galaxies ou l'équilibre de l'énergie dans l'univers. La Bible, cependant, ne dit rien en particulier à leur sujet, car de telles informations sont sans rapport avec notre salut éternel ou notre croissance spirituelle.


Mort par trou noir

Des trous noirs devraient se former lorsqu'une étoile massive meurt. Une fois le combustible nucléaire de l'étoile épuisé, son noyau s'effondre à l'état de matière le plus dense imaginable, cent fois plus dense qu'un noyau atomique. C'est si dense que les protons, les neutrons et les électrons ne sont plus des particules discrètes. Comme les trous noirs sont sombres, ils se trouvent lorsqu'ils orbitent autour d'une étoile normale. Les propriétés de l'étoile normale permettent aux astronomes de déduire les propriétés de son sombre compagnon, un trou noir.

Le premier trou noir à être confirmé était Cygnus X-1, la source de rayons X la plus brillante de la constellation du Cygnus. Depuis lors, environ 50 trous noirs ont été découverts dans des systèmes où une étoile normale orbite autour d'un trou noir. Ce sont les exemples les plus proches d'environ 10 millions qui devraient être dispersés à travers la Voie lactée.

Les trous noirs sont des tombeaux de matière, rien ne peut leur échapper, pas même la lumière. Le sort de quiconque tomberait dans un trou noir serait une douloureuse « spaghettification », une idée popularisée par Stephen Hawking dans son livre « A Brief History of Time ». Dans la spaghettification, la gravité intense du trou noir vous séparerait, séparant vos os, vos muscles, vos tendons et même vos molécules. Comme le poète Dante a décrit les mots sur les portes de l'enfer dans son poème Divine Comédie : Abandonnez l'espoir, vous tous qui entrez ici.

Une photographie d'un trou noir au centre de la galaxie M87. Le trou noir est délimité par l'émission de gaz chauds tourbillonnant autour de lui sous l'influence d'une forte gravité près de son horizon des événements. Fondation nationale des sciences via Getty Images


Un hyper-trou noir a-t-il engendré l'Univers ?

Le Big Bang était le mirage de l'effondrement d'une étoile de dimension supérieure, proposent les théoriciens.

Il serait peut-être temps de dire au revoir au Big Bang. Les cosmologistes ont émis l'hypothèse que l'Univers s'est formé à partir des débris éjectés lorsqu'une étoile à quatre dimensions s'est effondrée dans un trou noir – un scénario qui aiderait à expliquer pourquoi le cosmos semble être si uniforme dans toutes les directions.

Le modèle standard du Big Bang nous dit que l'Univers a explosé à partir d'un point infiniment dense, ou singularité. Mais personne ne sait ce qui aurait déclenché cette explosion : les lois connues de la physique ne peuvent pas nous dire ce qui s'est passé à ce moment-là.

"Pour tous les physiciens, des dragons auraient pu sortir de la singularité", explique Niayesh Afshordi, astrophysicien au Perimeter Institute for Theoretical Physics à Waterloo, au Canada.

Il est également difficile d'expliquer comment un violent Big Bang aurait laissé derrière lui un Univers qui a une température presque complètement uniforme, car il ne semble pas y avoir eu assez de temps depuis la naissance du cosmos pour qu'il ait atteint l'équilibre de température.

Pour la plupart des cosmologistes, l'explication la plus plausible de cette uniformité est que, peu de temps après le début des temps, une forme d'énergie inconnue a fait gonfler le jeune Univers à un rythme plus rapide que la vitesse de la lumière. De cette façon, une petite zone avec une température à peu près uniforme se serait étendue dans le vaste cosmos que nous voyons aujourd'hui. Mais Afshordi note que « le Big Bang était si chaotique, il n'est pas clair qu'il y aurait même eu une petite zone homogène sur laquelle l'inflation commencerait à travailler ».

Dans un article publié la semaine dernière sur le serveur de préimpression arXiv 1 , Afshordi et ses collègues portent leur attention sur une proposition 2 faite en 2000 par une équipe comprenant Gia Dvali, physicien actuellement à l'Université Ludwig Maximilians de Munich, en Allemagne. Dans ce modèle, notre univers tridimensionnel (3D) est une membrane, ou brane, qui flotte à travers un « univers en vrac » qui a quatre dimensions spatiales.

L'équipe d'Ashfordi s'est rendu compte que si l'univers en vrac contenait ses propres étoiles à quatre dimensions (4D), certaines d'entre elles pourraient s'effondrer, formant des trous noirs 4D de la même manière que les étoiles massives de notre Univers : elles explosent en supernovae, éjectant violemment leur couches, tandis que leurs couches internes s'effondrent dans un trou noir.

Dans notre Univers, un trou noir est délimité par une surface sphérique appelée horizon des événements. Alors que dans l'espace tridimensionnel ordinaire, il faut un objet bidimensionnel (une surface) pour créer une frontière à l'intérieur d'un trou noir, dans l'univers en vrac, l'horizon des événements d'un trou noir 4D serait un objet 3D - une forme appelée hypersphère . Lorsque l'équipe d'Afshordi a modélisé la mort d'une étoile 4D, elle a découvert que le matériau éjecté formerait une brane 3D entourant cet horizon d'événements 3D et se développerait lentement.

Les auteurs postulent que l'univers 3D dans lequel nous vivons pourrait être une telle brane - et que nous détectons la croissance de la brane comme une expansion cosmique. « Les astronomes ont mesuré cette expansion et ont extrapolé que l'Univers a dû commencer par un Big Bang, mais ce n'est qu'un mirage », explique Afshordi.

Le modèle explique aussi naturellement l'uniformité de notre Univers. Parce que l'univers en vrac 4D aurait pu exister pendant une période infiniment longue dans le passé, il y aurait eu de nombreuses possibilités pour différentes parties de l'univers 4D d'atteindre un équilibre, dont notre univers 3D aurait hérité.

L'image a cependant quelques problèmes. Plus tôt cette année, l'observatoire spatial Planck de l'Agence spatiale européenne a publié des données qui ont cartographié les légères fluctuations de température dans le fond diffus cosmologique – le rayonnement relique qui porte les empreintes des premiers instants de l'Univers. Les modèles observés correspondaient aux prédictions faites par le modèle standard du Big Bang et l'inflation, mais le modèle de trou noir s'écarte des observations de Planck d'environ 4 %. Dans l'espoir de résoudre l'écart, Afshordi dit qu'il affine maintenant son modèle.

Malgré le décalage, Dvali loue la manière ingénieuse dont l'équipe a jeté le modèle Big Bang. « La singularité est le problème le plus fondamental de la cosmologie et ils ont réécrit l'histoire de sorte que nous ne l'avons jamais rencontrée », dit-il. Alors que les résultats de Planck « prouvent que l'inflation est correcte », ils laissent ouverte la question de savoir comment l'inflation s'est produite, ajoute Dvali. L'étude pourrait aider à montrer comment l'inflation est déclenchée par le mouvement de l'Univers à travers une réalité de dimension supérieure, dit-il.


Pourquoi y a-t-il un trou noir supermassif au centre de la Voie lactée

Au cœur de pratiquement toutes les grandes galaxies se cache un trou noir supermassif d'une masse d'un million à plus d'un milliard de fois notre Soleil. La plupart de ces trous noirs sont dormants, mais quelques pour cent sont « actifs » ce qui signifie qu'ils tirent de la matière de leur galaxie hôte vers l'intérieur, ce qui forme un disque d'accrétion qui alimente le trou noir. Crédit image : Wolfgang Steffen, Cosmovision

La croyance générale entourant les trous noirs est qu'ils sont massifs, mais la matière vicieuse engloutit des objets cosmiques. S'il est vrai que la réputation des trous noirs en tant que destructeurs les précède, nous ne devons pas oublier qu'ils remplissent un rôle important dans l'Univers en tant que créateurs. Les scientifiques savent maintenant que les trous noirs sont inexorablement liés aux galaxies, se trouvant en leur centre et influençant directement la taille d'une galaxie.

Ce ne sont pas vos trous noirs de variétés stellaires ordinaires dont la masse n'est que deux fois celle de notre soleil. Non, ceux-ci sont classés comme des trous noirs supermassifs et peuvent avoir des millions ou, dans certains cas extrêmes, des milliards de masses solaires. Notre propre galaxie, la Voie lactée ne fait pas exception. Mais comment les scientifiques peuvent-ils le savoir avec certitude ? Après tout, vous ne pouvez pas observer directement un trou noir, car il capture tout ce qui se trouve à proximité sans exception et cela, bien sûr, signifie également la lumière. Pas de problème, vous pouvez en déduire qu'il s'y trouve simplement en étudiant l'environnement qui l'entoure.

Par exemple, un groupe de chercheurs de l'UCLA a publié des vidéos montrant comment un groupe d'étoiles à proximité immédiate du centre de la Voie lactée (pour les besoins de l'argument, nous supposons d'abord que nous ne savons pas qu'il existe des un trou noir là-bas). Pour observer ces orbites, les astronomes ont d'abord dû regarder à travers l'emplacement à l'extrémité du spectre rouge, car les observations optiques typiques sont obstruées par d'épais nuages ​​de gaz et de poussière, ainsi que par la luminosité des étoiles elles-mêmes. De nombreuses étoiles ont ensuite été vues en orbite autour de quelque chose qui n'émettait aucune lumière. Premier indice là. Cependant, il ne suffit pas de le dire avec certitude. La meilleure façon de le faire est de déterminer la taille et la masse de l'objet en question et si celles-ci correspondent à celles d'un trou noir, alors c'est réglé. Comment mesurer quelque chose qui ne peut pas être vu ?

Vous ne pouvez pas le voir, mais vous pouvez le sentir, au moins les étoiles qui orbitent autour de lui le font. En étudiant les ellipses des étoiles en orbite, les astronomes peuvent connaître la taille de l'objet autour duquel tournent les corps. Il doit être plus petit que la partie la plus étroite de l'ellipse. Ensuite, en utilisant des relations mathématiques dérivées des 3 lois de Kepler sur le mouvement planétaire, vous pouvez découvrir la masse de l'objet. Tout ce que vous devez savoir, c'est la période orbitale d'une étoile qui tourne autour d'elle, ainsi que la distance entre l'étoile et l'objet.

Où T est la période, G est la constante gravitationnelle, M est la masse du plus grand corps et R est la distance entre les centres de masse des deux corps.

Une représentation vidéo en 3D des mêmes étoiles en orbite autour de l'objet massif « inconnu » trouvé au centre de notre galaxie. En utilisant de telles idées et des relations mathématiques entre divers composants cosmiques, les astronomes ont pu déduire la taille et la masse de l'objet au centre de notre galaxie.

L'objet a probablement 4,1 millions de masses solaires et 6,2 heures-lumière de diamètre (environ l'orbite d'Uranus autour du Soleil). Sans aucun doute, quelque chose d'aussi massif, mais minuscule par rapport à sa masse, ne peut être qu'un trou noir - un trou noir supermassif. Donc, c'est réglé, nous savons maintenant avec certitude qu'il y a un trou noir supermassif au centre de la Voie lactée, mais comment influence-t-il notre galaxie et toutes les autres d'ailleurs ?

Il y a près de dix ans, les chercheurs ont calculé que la masse d'un trou noir supermassif semblait avoir une relation constante avec la masse de la partie centrale de sa galaxie, connue sous le nom de renflement (pensez au jaune d'un œuf au plat). Cette relation de 1 à 700 soutient l'idée que l'évolution et la structure d'une galaxie sont étroitement liées à l'échelle de son trou noir.

Une autre relation importante qui a été observée est que la masse d'un trou noir supermassif influence grandement la vitesse orbitale des étoiles dans les régions extérieures de leur galaxie : plus le trou noir est grand, plus les étoiles extérieures se déplacent rapidement. Nous n'en savons toujours pas assez sur les trous noirs, mais d'après le peu que les scientifiques ont pu étudier et rassembler à leur sujet, il commence à être assez clair que les trous noirs jouent un rôle fondamental dans la formation et l'évolution de l'Univers que nous habiter aujourd'hui. Vous n'auriez pas tort de dire, d'ailleurs, que nous ne serions pas ici en premier lieu s'il n'y avait pas eu de trous noirs.

Pour en savoir plus, consultez notre liste de faits étonnants sur les trous noirs.


Une bête affamée dans chaque galaxie

Au cours des 30 dernières années, des observations avec le télescope spatial Hubble ont montré que toutes les galaxies ont des trous noirs en leur centre. Les grandes galaxies ont des trous noirs plus gros.

La nature sait comment faire des trous noirs sur une gamme de masses stupéfiante, des cadavres d'étoiles quelques fois la masse du Soleil à des monstres des dizaines de milliards de fois plus massifs. C'est comme la différence entre une pomme et la Grande Pyramide de Gizeh.

Vue simulée d'un trou noir devant le Grand Nuage de Magellan. Crédit : Alain Riazuelo/ Wikimedia Commons

L'année dernière, les astronomes ont publié la toute première image d'un trou noir et de son horizon des événements, une bête de 7 milliards de masse solaire au centre de la galaxie elliptique M87.

Il est plus de mille fois plus gros que le trou noir de notre galaxie, dont les découvreurs ont décroché le prix Nobel de cette année. Ces trous noirs sont sombres la plupart du temps, mais lorsque leur gravité attire les étoiles et le gaz à proximité, ils se transforment en une activité intense et pompent une énorme quantité de rayonnement. Les trous noirs massifs sont dangereux de deux manières. Si vous vous approchez trop près, l'énorme gravité vous aspirera. Et s'ils sont dans leur phase de quasar actif, vous serez explosé par un rayonnement à haute énergie.

Quelle est la luminosité d'un quasar ? Imaginez que vous survolez une grande ville comme Los Angeles la nuit. Les quelque 100 millions de lumières émises par les voitures, les maisons et les rues de la ville correspondent aux étoiles d'une galaxie. Dans cette analogie, le trou noir dans son état actif est comme une source lumineuse de 1 pouce de diamètre au centre-ville de LA qui surpasse la ville par un facteur de centaines ou de milliers. Les quasars sont les objets les plus brillants de l'univers.


Pourquoi les trous noirs sont le moyen le plus efficace de convertir la masse en énergie

La célèbre équation d'Albert Einstein, E = mc2, a des applications presque infinies en physique. Mais l'une de ses ramifications les plus évidentes est que même une petite quantité de masse peut produire une énorme quantité d'énergie. L'exemple donné dans cette vidéo de MinutePhysics est qu'un chat, si son énergie était entièrement extraite, pourrait alimenter le pays de la Norvège pendant un an. Malheureusement, les choses ne sont pas si simples.

En réalité, il est extrêmement difficile d'extraire de l'énergie de la masse. Il existe quelques méthodes pour y parvenir, mais même celles qui nous semblent extrêmement puissantes, comme la fission ou la fusion nucléaire, ne convertissent toujours qu'une infime quantité de l'énergie potentielle de la masse (respectivement 0,08% et 0,7%) .

Outre l'utilisation de l'antimatière, qui est extrêmement rare dans l'univers, le moyen le plus efficace d'extraire de l'énergie de la masse est de faire tomber la masse dans un trou noir. Les trous noirs sont extrêmement petits, mais contiennent une force gravitationnelle incroyable. Cela signifie que lorsque des objets entrent dans leur orbite, ils accélèrent de plus en plus vite lorsqu'ils tombent dans le trou. Pensez à un météore entrant dans l'atmosphère terrestre - il brûle en accélérant à l'entrée, libérant son énergie. Imaginez maintenant cet objet voyageant exponentiellement plus vite, libérant son énergie dans l'univers avant qu'il ne tombe dans un trou noir pour toujours.

En utilisant cette méthode avec un trou noir non rotatif, 6 % de la masse d'un objet seront convertis en énergie. Mais nous pouvons faire mieux. Avec les trous noirs en rotation, qui plient le tissu de l'espace-temps, les objets peuvent orbiter beaucoup plus près de l'horizon des événements avant de tomber, libérant ainsi une plus grande partie de leur énergie - jusqu'à 42%.

Rien de tout cela ne signifie grand-chose pour nous ici sur Terre, où nous sommes coincés à utiliser des méthodes inefficaces comme la fission nucléaire pour libérer l'énergie de la matière. Mais peut-être que certaines espèces extraterrestres ont déjà réussi à exploiter cette énergie et à alimenter leur civilisation uniquement à partir de l'énergie produite par les trous noirs.