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Le mouvement orbital

Trous noirs

Corps exotiques de l'espace

Les trous noirs dans l'espace

Les trous noirs recèlent un grand mystère. Leur champ gravitationnel, près de leur surface, est d'une telle force que la vitesse d'évasion équivaut à celle de la lumière. Par conséquent, aucun rayonnement ne peut en émerger.

Si l'on pouvait braquer un projecteur dans un trou noir pour voir ce qui s'y trouve, aucune lumière ne serait réfléchie. La gravité l'en empêcherait.

En fait, les trous noirs sont absolument noirs. Le rayonnement ou la matière ne font qu'un aller simple vers un trou noir... Rien ne peut s'en échapper.

C'est pourquoi les trous noirs sont extrêmement difficiles à détecter. Ils semblent plus ou moins invisibles dans la noirceur de l'espace interstellaire.

Observez l'image à gauche. La photo montre à quoi peut ressembler un trou noir vu à travers le télescope spatial Hubble.

Examinez le champ stellaire sur l'image du ciel obscur, à gauche. Pouvez-vous déceler l'emplacement d'un trou noir?

Le ciel clair en incrustation est agrandi pour vous aider à le voir. Remarquez la distorsion du champ stellaire. Cet effet pourrait aussi être occasionné par des corps très massifs, autres que des trous noirs. Des galaxies très massives produisent également cet effet lorsque la lumière provenant de galaxies lointaines passe près d'elles. Ce phénomène s'appelle l'effet lenticulaire gravitationnel.

Image déformée par la gravité

La seule façon de détecter un trou noir est de déceler un comportement inhabituel des corps (comme les étoiles) ou d'un rayonnement (la lumière) lorsqu'ils passent près d'un trou noir.

Le champ gravitationnel à proximité d'un trou noir peut faire courber les rayons lumineux des étoiles situées à l'arrière, au moment où ils passent près du trou noir. Cela crée la déformation optique des images à proximité de la ligne de visée d'un trou noir.

Même s'il se produit une déformation des images, il est difficile de déterminer si l'objet déformant est réellement un trou noir ou un corps massif de faible intensité lumineuse, tel qu'une galaxie.

Une étoile en orbite autour d'un trou noir

De la même façon que l'on calcule la masse de la Terre à partir du mouvement de notre Lune ou la masse de la planète Mars à partir du mouvement orbital de ses satellites, il est également possible de calculer la masse des corps se trouvant au centre d'une galaxie en tenant compte du mouvement des étoiles en orbite près du centre.

Quelque chose de gros (et de noir) au centre de la galaxie

Le Soleil compte parmi l'une des quelque 200 milliards d'étoiles composant notre galaxie. Comme nous vivons à l'intérieur de notre galaxie, nous voyons de côté la faible lueur nocturne que nous nommons la Voie lactée.

Nous ne pouvons pas sortir de notre galaxie pour l'observer, mais les astronomes ont développé une image assez précise de la Voie lactée vue de l'extérieur.

L'image ci-dessous est une galaxie spirale appelée M74. Elle contient quelques centaines de milliards d'étoiles et ressemble à notre galaxie.

Toutes les étoiles de notre galaxie, la Voie lactée, se déplacent sur de gigantesques orbites autour du centre de la galaxie. Le Soleil (qui entraîne le système solaire) complète son orbite en 200 millions d'années.

Comme les étoiles décrivent une orbite képlérienne autour du centre de la galaxie, celles situées près du centre orbitent plus rapidement et ont une période orbitale plus courte que celle du Soleil, tandis que les étoiles éloignées du centre galactique orbitent plus lentement et ont une période orbitale plus longue que celle du Soleil.

Lorsqu'on calcule la quantité de matière à proximité du centre de la galaxie, cela soulève un problème. En effet, elle semble trop importante par rapport au nombre d'étoiles décelées près du centre de la galaxie. Peu importe ce que ce ou ces corps massifs sont, ils semblent invisibles.

Zoom sur le centre de la Voie lactée

Si nous nous tournons vers la constellation du Sagittaire, notre regard se porte directement vers le centre de notre galaxie.

Malheureusement, les taches sombres ne s'expliquent pas par l'absence d'étoiles, mais plutôt par la présence de sombres nuages de poussière faisant écran aux étoiles regroupées près du centre de la galaxie.

Heureusement, la lumière infrarouge peut traverser ces nuages de poussière et, à l'aide d'instruments spécialisés, nous pouvons obtenir des images du centre de la galaxie.

L'image ci-contre montre une série de six gros plans du centre galactique allant en s'amplifiant. Toutes les images, sauf la dernière, se trouvent dans la partie visible du spectre. Quelque part dans la dernière image, une image à infrarouge représentant le plein centre de notre galaxie, se trouve un corps très étrange.

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