LES TROUS NOIRS




2) Emission de rayons X et gamma

 

    À ses débuts, la théorie sur les trous noirs était purement mathématique, elle apparaissait comme une solution  aux équations de la relativité générale d’Einstein. Nous n’avions aucun moyen de prouver l’existence de tels objets car ils sont invisibles à l’œil nu : leur couleur noire (ou absence de couleur) les rend indiscernables sur la voûte céleste. Cela est dû au fait que la vitesse de libération à la surface d’un trou noir est supérieure à la vitesse de la lumière, ce qui empêche les photons d’échapper à leur attraction gravitationnelle.

Cependant, les astronomes détectent leur présence par les effets gravitationnels qu’ils ont sur leur environnement. Ainsi, s’il nous est impossible d’observer directement un trou noir, nous allons chercher à détecter sa présence grâce aux différents phénomènes astronomiques qu’il engendre.

2.1. Emissions de rayons X ( ou Gamma) et ondes radio : Comment repère-t-on un corps compact massif ? Ces objets célestes exerçant une très forte attraction gravitationnelle, une première possibilité consiste à rechercher des signes d’accrétion, c’est-à-dire de capture de matière.    

La capture de matière par un trou noir se fait en trois temps :     Dans un premier temps, la matière candidate au suicide, qu’il s’agisse de fragments d’une étoile compagnon ou de lambeaux d’un nuage de gaz interstellaire, s’accumule, un peu comme les anneaux de Saturne, dans un disque équatorial centré sur le trou noir.

    Exemple d’aspiration de matières en provenance d’une étoile en orbite autour d’un trou noir. On distingue la formation d’un halo luminescent dont les particules vont s’échauffer causant une émission de rayons X.     

 

Dans un deuxième temps, elle s’enroule en spirale, accélérant et atteignant une vitesse proche de celle de la lumière. La friction qui se produit au sein de ce disque convertit une partie suffisante de l’énergie cinétique de la matière accrétée en énergie thermique, de sorte que les températures atteintes au sein du disque d’accrétion correspondent à un rayonnement de hautes énergies aisément repérables : X ou Gamma.  

Des satellites spécialisés comme le Chan Dra américain et le XMM-Newton européen sont capables de détecter de tels rayonnements.    

Dans un troisième temps, la matière surchauffée arrive à la margelle du puits que les astronomes appellent « horizon du trou noir ». Désormais la matière ne peut plus échapper à la forte attraction gravitationnelle du trou noir et plonge dans celui-ci, l’agrandissant d’autant.

Le trou noir, en tournant sur lui-même, crée un champ magnétique qui s’enroule en spirale sur son axe de rotation. C’est l’ultime chance à laquelle peut se raccrocher, sous forme de particules subatomiques, une partie de la matière pour échapper à la chute dans le cœur du trou noir. Par le pôle Nord et par le pôle Sud ces particules sont éjectées dans l’espace à une vitesse de 276 000 km par seconde, soit 92°/° de la vitesse de la lumière.
Ces jets de matières, similaires à ceux créés par les pulsars, créent des émissions de rayonnement radio intenses qui peuvent être captées par les radiotélescopes terrestres.  

Schéma bilan :  

 

     La région centrale de M82 :  

 

C’est une galaxie située à 600 années lumière du Soleil qui montre une source particulièrement brillante, qui a la particularité d’émettre fortement en X sur des périodes de trois mois. Les caractéristiques de cette émission pourraient traduire l’accrétion de matière sur un trou noir d’une masse estimée à quelque 500 fois celle du Soleil.

                                                                                                                                                        

Le futur télescope spatial ARISE :   Il devrait rendre visibles les disques d’accrétion des trous noirs les plus proches, voire les trous noirs eux-même.

                         

 

I Approche des trous noirs selon la théorie de la gravitation universelle de Newton

1) Vitesse de libération

2) Rayon de Schwarzschild

3) Forces de marées

II Comment se forment les trous noirs

1) Cycle de vie d'une étoile

2) Mort d'une étoile

3) Les différentes voies menant aux trous noirs

III Caractéristiques des trous noirs

1) Ralentissement du temps à proximité d'un trou noir

2) Effet Doppler : normal et relativiste

3) Structure d'un trou noir

IV Preuves de l'existence des trous noirs

1) Troisième Loi de Kepler

2) Emission de rayons X et rayons gamma

3) Les ondes gravitationnelles

V Hypothèses en suspens

1) Evaporation des trous noirs

2) Trous blancs et trous de ver

3) Trous noirs primordiaux

VI Relativité Générale

1) La Relativité Restreinte

2) Trous noirs et Relativité

VII Conclusion

1) Conclusion

2) Bibliographie

3) Me contacter

4) Remerciements

VIII Index

1) Index

 

 

IV Comment détecte-t-on les trous noirs?