|
|
|
La luminosité de ce plasma est extraordinaire et
se concentre dans les rayons X qui dépassent de plusieurs millions de
fois la luminosité globale du Soleil sur tout le spectre. Le flux de
rayons X qui arrive sur Terre provient de la partie interne du disque d’accrétion,
une région qui s’étend sur moins de 100 km de rayon. Le trou noir doit
mesurer quelque 30 km de diamètre.
Mais ne mettons pas la charrue avant les boeufs. Comme l'a écrit Jean-Pierre Luminet, directeur de recherches au CNRS et spécialiste des trous noirs, "Il suffirait que la distance qui nous sépare du système Cygnus-X1 soit plus courte de 10 % pour que la masse minimale du compagnon hyperdense tombe en dessous du seuil fatidique des trois masses solaires". Si ceci est vrai pour ce candidat problématique proche de nous, ce l'est d'autant plus pour les autres situés à plusieurs millions d'années-lumière. De
nombreux autres candidats ont également un comportement suspect. Citons
quelques candidats : -
l’objet V404 Cygni -
LMC-X-3 dans le Grand Nuage de Magellan -
le noyau de la galaxie d'Andromède M31 -
le coeur de son compagnon elliptique M32 -
le coeur de la galaxie active (AGN) Centaurus A, NGC 5128 - le coeur de la galaxie de Seyfert (AGN) 3C273 -
le noyau de la galaxie de Markarian Mrk 335 -
le cœur de la galaxie irrégulière M82 -
le coeur de la galaxie spirale M104 "Sombrero" -
le cœur de la galaxie spirale M106 - le cœur de la galaxie spirale NGC 1365 -
le coeur de la galaxie elliptique NGC 4261 -
le coeur du compagnon diffus et massif de la galaxie NGC 6240 - le cœur de Perseus A -
Enfin, le centre de la galaxie M87, Virgo A, alias 3C274, abriterait un
gigantesque trou noir d'un milliard de masses solaires[16]
! Ce dernier est tellement massif que les effets habituels de marées
gravitationnelles ont quasiment disparu : le trou noir de M87 ne présenterait
pas de disque d'accrétion.
Début 2005, le magazine Nature rapportait la découverte par le satellite Chandra de l'une des plus grandes éruptions jamais observée autour d'un trou noir : l'énergie libérée atteignit 1061 ergs ! Située dans la constellation de Camelopardalis (entre Dubhe de la Grande Ourse et l'étoile polaire), MS 0735.6+7421 ressemble à l'amas extragalactique Perseus. En effet, tout deux affichent un disque d'accrétion central très lumineux, entouré par deux immenses cavités vides de matière, à la différence que celles de MS 0735.6+7421 sont dix fois plus vastes : elles mesurent 600000 a.l. de diamètre ! Notre nouveau candidat se situe pratiquement à 3 milliards d'années-lumière et brille aussi fort de l'amas de Perseus qui se situe dix fois plus près (250 millions a.l.) !
Chandra a mesuré en détail les caractéristiques de l'objet dans le rayonnement X. L'astrophysicien Brian McNamara de l'Université d'Ohio et son équipe, auteurs de cette découverte, en sont arrivés à la conclusion qu'il s'agissait d'un trou noir supermassif, dont on ignore encore la masse exacte, entouré d'une immense bulle de gaz. Ce gaz qui apparaît en rouge sur l'image de Chandra présente une température de plusieurs millions de degrés. Il provient d'une immense éruption X générée par le trou noir. Comment explique-t-on ce phénomène ? Les deux cavités qui apparaissent de part et d'autre du trou noir central (caché dans l'objet brillant) ne contiennent pas beaucoup de gaz chaud. Elles représentent en fait deux immenses bulles magnétisées contenant des électrons de très haute énergie émettant des ondes radios. La magnitude de l'éruption découverte par Chandra suggère qu'une grande quantité de gaz et de plasma sont en train de s'engouffrer vers le trou noir central. Ce phénomène génère des champs électromagnétiques très intenses qui ont éjecté une fraction du gaz sous forme de deux jets symétriques contenant des particules de haute énergie. Ces deux jets expulsés dans des directions opposées ont repoussé le gaz chaud sur les côtés, ce qui a donné naissance à ces cavités. Selon McNamara, la masse de gaz déplacé atteint environ mille milliards de masses solaires ! Les trois animations présentées ci-dessous vous aideront à comprendre ce phénomène Chandra a déjà découvert des cavités de rayonnement X dans d'autres galaxies, mais celles de MS 0735.6+7421 sont à ce jour les plus vastes et les plus énergiques. Pour créer une telle éruption, McNamara estime que le trou noir supermassif central a dû engloutir sous forme de gaz l'équivalent de quelque 300 millions de masses solaires en l'espace des 100 derniers millions d'années, soit en moyenne entre 10 et 1000 étoiles de la masse du Soleil chaque année !
Le noyau de la Voie Lactée contiendrait également un trou noir
supermassif car
la distribution et les mouvements des étoiles indiquent la présence d'un
corps très massif et compact qui attire à lui très rapidement les
étoiles situées à quelques années-lumière de distance. Selon David
Allen de l’Observatoire Anglo-Australien et Robert Sanders de l’Institut
Astronomique Kapteyn des Pays-Bas, la source IRS16 reste un trou noir
potentiel très sérieux. Trois autres sources gamma situées près de
Sgr A* peuvent également prétendre à ce titre.
Reste une question qui fache, tous ces phénomènes violents sont-ils réellement associés à des trous noirs ? Quel que soit le verdict, d’autres théories peuvent récupérer ces indices à leur avantage et considérer qu’il n’existe pas de trou noir au centre des galaxies ni de trous noirs à l'échelle stellaire. Par son aspect conjectural, le trou noir est une entité théorique qui ne plaît pas à tous les astrophysiciens, bien que les opposants soient aujourd’hui minoritaires. La prudence impose donc à chacun de réserver son jugement. On ne peut donc pas répondre à la question posée quelques lignes plus haut sans plus d’indices. Le rayonnement des galaxies à noyau actif et des autres objets y ressemblant peut s'expliquer par des processus naturels ne faisant pas appel aux trous noirs. Les théories avec trous noirs sont en faveur, mais sans preuves directes. Les modèles théoriques expliquant de nombreuses observations, il ne serait toutefois pas prudent de rejeter leur introduction. De toute façon, comme le remarque humoristiquement le radioastronome François Biraud dans une lettre qu'il m'adressa, "inutile de bouleverser la physique !!", partageant par cette boutade l’interprétation de la majorité des astronomes. Nous avons un concept et des théories, incomplètes, mais elles expliquent assez bien les propriétés des trous noirs. Aucune autre modèle ne peut aujourd’hui prétendre expliquer l’ensemble de ces phénomènes de manière aussi simple qu'en faisant appel aux trous noirs.
Le projet LISA Dans le cadre des vérifications des prédictions de la théorie de la relativité générale, plusieurs projets d'interférométrie gravitationnelle ont été mis sur pied : le projet VIRGO, un détecteur franco-italien implanté à Cascina près de Pise, en Italie, et LIGO constitué de deux détecteurs, l'un installé près de Livingstone en Louisiane, l'autre à Hanford dans l’état de Washington. Ces détecteurs devraient mesurer des perturbation de la matière 1000 fois plus petite que le diamètre d'un atome. LIGO, mis en service en 1997 est composé de six interféromètres laser de 4 km de longueur. Son but est de mesurer la luminosité d'un faisceau laser après sa recombinaison. Si une onde gravitationnelle traverse le détecteur, la compression ou l'expansion de l'instrument provoquera une modification de l'intensité de la lumière. LIGO devrait être en mesure de détecter les ondes gravitationnelles émises par une étoile neutron binaire, les pulsations d’un pulsar, l’explosion d’une supernova, une collision stellaire ou deux trous noirs en interactions.
Le troisième projet est proposé par l'ESA qui envisage de lancer dans l'espace un système de détection baptisé LISA, acronyme de "Laser Interferometric Space Array". Son rôle sera de détecter et d'observer les ondes gravitationnelles émises par des trous noirs massifs et des étoiles doubles galactiques oscillant entre 10-4 et 10-1 Hz. Cette fréquence ne peut pas être étudiée à partir du sol en raison du bruit engendré par les perturbations gravitationnelles locales. Le projet consiste à lancer trois paires de satellites distants de 6 millions de kilomètres sur la même orbite que la Terre à l’horizon 2015. Lorsqu'un front d'onde gravitationnelle traversera le triangle formé par LISA, les masses témoins placées à l'intérieur des satellites oscilleront et cette fluctuation sera mesurée. Un projet similaire baptisée Oméga est également à l'ordre du jour de la NASA. Le secret d'Uranie Nous voilà arrivé au terme de notre aventure extragalactique. Elle a été passionnante et je pense que nous avons encore tous dans les yeux les reflets de mille feux des astres que nous avons visités. Nous avons découvert des entités extraordinaires comme les étoiles supergéantes, les pulsars ou les quasars et enfin compris ou presque la nature des trous noirs. Reste à percer le mystère de la singularité. Si nous parvenons à découvrir la source du rayonnement des quasars et la nature véritable des trous noirs, nous aurons une compréhension quasi totale de l'évolution de l'univers. Mais ne nous engageons pas à long terme. Malgré les prédictions de la théorie des supercordes ou de la théorie M, la détection d'une nouvelle particule inattendue ou la découverte d'un phénomène contradictoire pourrait faire s'écrouler en larmes Uranie, la Muse de l'astronomie et toute la physique sur laquelle elle repose. Si la chance n'est pas au rendez-vous du chercheur, cosmologistes et astrophysiciens éprouveront de grandes difficultés pour trouver d’autres théorie qui expliqueraient le comportement très capricieux des galaxies à noyau actif, la fin ultime de l'évolution stellaire ou celle de l'Univers. Gageons que l'avenir leur donnera raison. La nature est un livre ouvert que nous devons apprendre à lire. "En surfant sur le web j'avais déjà eu l'occasion de voir quelques parties de votre site sur les trous noirs, les supercordes, etc., que j'avais trouvées quasiment sans failles.", Jean-Pierre Luminet, CNRS, 3 août 2006. Pour plus d'information Voyage à travers un trou de ver (sur ce site) La théorie des supercordes (sur ce site) Les oeuvres de Jean-Pierre Luminet, CNRS Sur Internet 300 liens anglophones vers les trous noirs CASA's Relativity and Black hole links (Andrew Hamilton) Black holes (DMOZ index) Black holes - Portals into the Unknown (Thinkquest) Black holes (The Official String Theory Website) Black holes FAQ (NASA) Black holes FAQ (CfPA) Black holes (DMATP) FAQ to sci.physics on Black holes by Matt McIrvin NASA Virtual trip to Black Holes and neutron Stars Ouvrages Le destin de l'univers : trous noirs et énergie sombre, J.-P. Luminet, Fayard, 2006 Les trous noirs, J-P.Luminet, Le Seuil/Points Sciences, 1992; Belfond, 1987/2006 L'Univers dans une coquille de noix, Stephen Hawking, Odile Jacob, 2001 Trous noirs et bébés univers et autres essais, Stephen Hawking, Odile Jacob, 2000 Une brève histoire du temps, Stephen Hawking, Flammarion, 1989; J'ai Lu, 2000 Trous noirs et distorsions du temps, Kip Thorne, Stephen Hawking, Flammarion, 1996; coll.Champs, 2001 Les trous noirs, H.Couper, N.Henbest et L.Corbella, Belle reliure, 1996 (pour les jeunes) Les trous noirs, Pierre Kohler, Beauval, 1981 Trous noirs, Isaac Asimov, L'Etincelle, 1979 Black Holes, J.Hillis Miller,/M.Asensi, Stanford University Press, 1999 Black Holes and the Universe, I.Novikov, Canto, 1995 The Membrane Paradigm For Black Holes, Kip Thorne et Robert Price, Scientific American, 258, 1986 The Mathematical Theory of Black Holes, Subrahmanyan Chandrasekhar, Oxford:Clarendon Press, 1983 Retour aux Notions d'astronomie
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
