Les trous noirs expliqués simplement

Un trou noir est une région de l'espace où la matière est si concentrée que rien, pas même la lumière, ne peut s'en échapper. Longtemps considérés comme une curiosité mathématique de la relativité générale, ils sont aujourd'hui observés et même photographiés.

Comment se forme un trou noir ?

Une étoile brille grâce aux réactions de fusion nucléaire en son cœur, qui compensent la gravité. Quand une étoile très massive épuise son combustible, son cœur s'effondre sur lui-même. Si la masse est suffisante, rien ne peut arrêter l'effondrement : un trou noir stellaire se forme, souvent lors d'une explosion de supernova.

L'horizon des événements

C'est la « frontière » du trou noir : la distance à partir de laquelle la vitesse nécessaire pour s'échapper dépasse celle de la lumière. Tout ce qui la franchit ne peut plus en ressortir. Un trou noir n'aspire pas tout comme un aspirateur : à bonne distance, un objet peut tourner autour comme autour de n'importe quel astre de même masse.

Si le Soleil était remplacé par un trou noir de même masse, la Terre continuerait de tourner sur la même orbite… mais dans le noir et le froid.

Les différentes familles

Type	Masse	Où
Stellaire	Quelques à quelques dizaines de masses solaires	Partout dans les galaxies
Intermédiaire	Centaines à milliers de masses solaires	Encore rares et débattus
Supermassif	Millions à milliards de masses solaires	Au centre des galaxies

Au centre de notre galaxie se trouve Sagittarius A*, un trou noir d'environ quatre millions de masses solaires.

Comment les observe-t-on ?

• Le mouvement des étoiles autour d'un objet invisible, comme au centre de la Voie lactée.
• La matière chauffée qui tourne autour et émet des rayons X.
• Les ondes gravitationnelles, vibrations de l'espace-temps détectées pour la première fois en 2015 lors de la fusion de deux trous noirs.
• L'imagerie directe : l'Event Horizon Telescope a publié en 2019 la première image de l'ombre d'un trou noir, celui de la galaxie M87, puis celle de Sagittarius A* en 2022.

Et l'évaporation ?

Selon les travaux de Stephen Hawking, les trous noirs devraient perdre très lentement de l'énergie par un effet quantique, le rayonnement de Hawking. Ce rayonnement n'a jamais été observé directement : il serait extrêmement faible pour les trous noirs connus.

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Questions fréquentes

Un trou noir pourrait-il avaler la Terre ?

Aucun trou noir connu n'est assez proche pour représenter une menace.

Que se passe-t-il à l'intérieur ?

Personne ne le sait vraiment : la physique actuelle ne permet pas de décrire le centre d'un trou noir.