Détection des Trous Noirs.
L'un des objectifs de nombreux astrophysiciens est la mise en évidence des trous noirs. En effet, comme ces derniers sont invisibles, puisqu’ils empêchent la lumière de s’échapper, détecter un trou noir parait donc impossible.
Or, on peut les détecter indirectement, grâce à par l'attraction gravitationnelle et les effets électriques qu'il exerce sur les astres environnants.
Les trous noirs stellaires et super massifs sont les deux seules classes pour lesquelles on dispose d'observations nombreuses car les phénomènes qu'ils engendrent sont beaucoup plus violents et donc plus facilement observables.
Il y a plusieurs méthodes pour détecter un trou noir :
- Une des premières méthodes est la détermination de la masse des deux composantes d'une étoile binaire, à partir des paramètres orbitaux. On a observé des étoiles possédant une faible masse et un mouvement orbital très prononcé (amplitude de plusieurs dizaines de km/s), mais dont le compagnon est invisible.
Dans ce cas là , il y a plusieurs interprétations possibles, dépendant surtout de la masse de cet astre invisible.
Il peut être une étoile à neutrons ou un trou noir puisqu'une étoile normale avec une telle masse se verrait très facilement.
Donc, si la masse du compagnon est inférieur à environ 3,3 masses solaires, c’est une étoile à neutron (3,3 Ms étant la masse limite de cette dernière). Si elle dépasse cette limite, on considère que l'objet est un trou noir.
Ou bien, il peut être une naine blanche. Par exemple, les astronomes ont découvert une source de rayons X dans la constellation du Cygne, Cygnus X-1, associée à un système stellaire binaire dont la composante connue est une super géante bleue. Or celle-ci semble tourner autour d'un compagnon invisible, d’une masse atteignant dix fois celle du Soleil. Ce compagnon n'est donc pas une étoile à neutrons ; il s'agit probablement d'un trou noir. - Une autre méthode est le décalage des ondes électromagnétiques, grâce à l'effet Doppler, on peut ainsi calculer la vitesse des gaz et des objets stellaires proches du noyau d'une galaxie (soupçonnée d'abriter un trou noir). Les régions apparaissant rouges correspondent à un éloignement, et les régions bleues à un rapprochement.
On en conclut donc qu’il existe, dans ces régions, des mouvements de rotations extrêmement rapides. D'une manière similaire, des calculs ont été faits sur les vitesses des étoiles centrales de notre galaxie, dont certaines ont été mesurées à plus de 1400km.s-1 ; les dernières mesures (2000) donnent une masse de 2,7 106MO dans une sphère de rayon 105RO.
Le centre de notre galaxie, serait donc un trou noir. C'est pourquoi, on pense que la plupart les noyaux des galaxies abritent d’énorme trous noirs, ceux des plus grandes galaxies contiendraient même des trous noirs dont la masse atteindraient dix milliards de fois celle du Soleil. Ils constitueraient des quasars. - Une autre méthode de détection reposerait sur le fait que certains trous noirs stellaires apparaissent lors des sursauts de rayons gamma, puisque ces derniers se formeraient à travers l'explosion d'une étoile massive en supernova, et que dans certains cas, un flash de rayons gamma serait produit au moment où le trou noir se forme.
Ainsi, le CGRO (mis en orbite en avril 1991 le Compton Gamma-Ray Observatory (CGRO) était destinés à l'observation du rayonnement gamma provenant des corps célestes) utilisé jusqu'en juin 2000 a permis de cataloguer une multitude de sources de rayons gamma d'origines diverses (trous noirs, pulsars, quasars, étoiles binaires, etc.) et d'observer ces sursauts gamma.
- Sinon, pour détecter les trous noirs, on peut utiliser un phénomène directement relié à la présence d'un trou noir (qu’il soit stellaire ou super massif).Il s’agit de la présence de jets observés se situant principalement dans le domaine des ondes radio. Ils résultent des changements de champ magnétique à grande échelle se produisant dans le disque d'accrétion du trou noir.
- Ou bien, il est possible d’observer Les rayons X, qui sont émis lorsque le trou noir aspire l'enveloppe gazeuse du compagnon stellaire.
Le satellite Chandra X-Ray Observatory a pour mission d’étudier les sources de rayon X dans l'Univers. Depuis sa mise en service en août 1999, le satellite Chandra X-Ray Observatory a répertorié plus d'un millier de sources de rayons X (trous noirs, pulsars, quasars, supernovae, étoiles à neutrons, etc.)
- Un autre moyen de prouver l'existence des trous noirs, qui par contre est aujourd’hui impossible du à la technologie avancée qu’il requiert, est la détection d'ondes gravitationnelles. Lors de la chute d'un corps sur un trou noir ou de l’effondrement d'une étoile, il y a une émission d'ondes gravitationnelles.
Ces dernières pourraient être captées sur Terre grâce à des antennes suffisamment sensibles. La sensibilité du satellite détecteur interférométrique franco-italien L.I.S.A. (Laser Interferometer Space Antenna) devrait permettre de détecter explosions de supernovae, la naissance de trous noirs et la collision de pulsars de manière assez précise. Cette technique de détection sera l'un des atouts majeurs de l'astronomie du XXIe siècle.
Sources : Wikipédia, Encarta, Futura-Science, Universalis.