Question : Si un trou noir n’émet pas de lumière, comment pouvons-nous le détecter ?
Réponse :
En réalité, les trous noirs sont relativement faciles à détecter car nous pouvons voir comment ils affectent leur environnement. Les trous noirs sont de toutes tailles : des microscopiques trous noirs primordiaux aux trous noirs stellaires des supernovae, en passant par les trous noirs super massifs au centre des galaxies https://www.esa.int/…/Black_hole_in_a_strong_magnetic…
Option 1 : la gravité. Dans les systèmes stellaires binaires, la masse du système peut être déduite en étudiant l’orbite de l’étoile que nous pouvons voir. Dans le cas des trous noirs super massifs, nous étudions les mouvements des étoiles et du gaz les plus proches https://upload.wikimedia.org/…/commons/5/50/SgrA2018.gif(credit @ESO @MPE_Garching)..
Option 2 : les attraper pendant qu’ils mangent (accrétion de matière). Lorsque cela se produit, cette matière se réchauffe et devient extrêmement brillante. Les trous noirs super massifs qui engloutissent activement de la matière sont les objets persistants les plus brillants de l’Univers https://esahubble.org/wordbank/quasar/(Credit ESA – European Space Agency).
Option 3 : prendre une photo. Nous ne pouvons pas les voir directement, mais nous pouvons voir leur ombre. En 2019, le télescope Event Horizon (EHT, composé, en fait, de 8 télescopes dans le monde), a produit la première image d’un Trou Noir https://static.projects.iq.harvard.edu/…/m87_lo_april11… (Credit: Event Horizon Telescope).
Option 4 : attraper la vague. Lorsque deux trous noirs entrent en collision, la perturbation de l’espace-temps qu’ils produisent se propage dans l’Univers sous forme d’ondes gravitationnelles. Nous les avons détectées pour la première fois en 2015 https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b8/Wavy.gif(Credit: NASA Jet Propulsion Laboratory).sion Laboratory).
Un seul de ces types de trous noirs n’a pas encore été détecté : les trous noirs primordiaux. S’ils sont découverts, ils pourraient nous aider à résoudre l’un des derniers mystères de notre Univers : la nature de la matière noire https://cdn.mos.cms.futurecdn.net/P3WVJSbJ6ZDtPNuobobSth…(Credit: Caltech IPAC).
Question : Comment les trous noirs se cachent-ils de nous ?
Réponse :
Les trous noirs sont gourmands. Même s’ils dévorent des étoiles, des planètes et d’autres débris spatiaux, ils ne peuvent s’empêcher de préparer leur prochain repas en accumulant d’autres déchets interstellaires autour d’eux. La majorité d’entre eux se cachent derrière ces réserves de nourriture, alias « l’obscurcisseur » https://www.nustar.caltech.edu/image/nustar151217c (Credit: @NASAJPL).
Mais les trous noirs ne savent pas quand trop c’est trop. Les recherches suggèrent que de plus en plus de nourriture s’accumule dans l’obscurcisseur jusqu’à ce que le trou noir ne puisse plus la retenir. À ce moment-là, l’excès de nourriture est expulsé vers l’extérieur via un vent de sortie dans la galaxie environnante. https://www.eso.org/public/videos/eso1327a/ (Credit: @ESO).
Tout comme les médecins peuvent comprendre la structure des os de leurs patients grâce à des scanners à rayons X, nous utilisons des télescopes spatiaux à rayons X pour comprendre la structure de l’obscurcisseur. Par exemple, en utilisant les données de @nasanustar, @chandraxrayobservatory et #Suzaku, nous avons étudié l’obscurcisseur dense dans IC 3639 (voir image). https://www.nustar.caltech.edu/image/nustar170107b (Credit: @NASAJPL @ESO).
Mais il y a encore beaucoup à apprendre ! Grâce aux observations de nouvelle génération de l’@AthenaXIFU, nous allons cartographier la géométrie dynamique complexe de cet obscurcisseur multi-composants avec des détails sans précédent et étudier son rôle de lien entre le trou noir et la galaxie environnante https://www.desy.de/sites2009/site_www-desy/content/e428/e548/e4802/e274718/e274917/e274980/PM_DESY_Blazar_quer_A4_300DPI_ger.jpg
Question : Quelle est la masse des trous noirs ?
Réponse :
On étudie les masses des trous noirs en les comparant à notre soleil : 1 Masse Solaire (M🌞), 2*10^30 Kg ou 333 000 fois la masse de la terre ! #Les trous noirs peuvent être minuscules ou avoir des milliards de M🌞 https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/pia18842-harrison-2.jpg (Credit: @NASAJPL)
Il en existe 4 types (mes préférés sont les supermassifs) :
Primordial : Très petit et formé au début de l’univers, de quelques 10^11 kg à 1 M🌞.
Stellaire : Formées à partir d’étoiles qui s’effondrent et sont de l’ordre de 1-100 M🌞.
Intermédiaire : De 100 M🌞 à 1 million de M🌞. Notre meilleure détection est celle de 160 M🌞 par ondes gravitationnelles, et presque aucune prouvée entre 160 et 1 million de M🌞
Supermassive : Un million de M🌞 et plus !
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/58/A_black_hole_of_puzzling_lightness.jpg (Credit: @esa @Hubble_space)
Les trous noirs supermassifs sont les plus grands et les meilleurs ! Ils ont aussi parfois des jets très puissants.
Consultez cet article pour en savoir plus sur les estimations de la masse de certains trous noirs super massifs : https://tinyurl.com/2p93h88b
Question : Que peut-on trouver dans le voisinage immédiat d’un trou noir ?
Réponse :
La plupart des trous noirs errent seuls. Il est donc plus difficile de les détecter. Heureusement, dans certains cas, on trouve de la matière qui tombe dans un trou noir. Cette matière forme un disque aplati qui se réchauffe et émet des ondes électromagnétiques à mesure qu’il se rapproche du trou noir, ce qui le rend plus facile à détecter.
Au centre du disque, près du trou noir, se trouve une région d’électrons très chauds, dont la température avoisine le milliard de degrés. Elle est connue sous le nom de couronne et produit des rayons X de haute énergie qui sont émis dans toutes les directions https://web.archive.org/web/20150321104026/http://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/details.php?id=PIA16695 (Credit: @NASAJPL).
La matière située à côté du #trou noir ne descend pas seulement en spirale dans le trou noir. Dans certains cas, cette matière peut être éjectée sous forme de vents de disque ou de jets collimatés, injectant de la matière et de l’énergie dans la galaxie qui abrite le trou noir, ou même dans le milieu intergalactique https://sci.esa.int/web/xmm-newton/-/50098-artist-s-impression-of-galactic-outflows-and-jets (Credit: @esascience @ESA_XMM).
@AthenaXIFU nous aidera à comprendre comment les #BlackHoles pourraient façonner l’univers en étudiant leur environnement proche : l’émission des disques, la géométrie et la nature de la couronne, et les propriétés de la matière qui s’écoule https://www.the-athena-x-ray-observatory.eu/media/rokgallery/5/558a40ac-a78f-4a40-d502-2a78d3afc1cc/X_IFU_Wissh_spectrum_50ks.jpg (Credit: @DidierBarret).
Question : Les trous noirs grandissent-ils ?
Réponse :
Les astronomes sont convaincus que chaque galaxie de l’Univers contient un trou noir massif en son centre. Au cours de leur vie, les trous noirs massifs grandissent, atteignant jusqu’à un milliard de fois la masse du Soleil https://astropix.ipac.caltech.edu/archive/eso/potw2206d/eso_potw2206d_1024.jpg (Credit: @ESO)
La matière, sous forme de gaz, de poussière et d’étoiles, tombe vers l’horizon des événements d’un trou noir. Elle s’échauffe et émet une énorme quantité de rayonnement qui peut être observée à des milliards d’années-lumière https://astropix.ipac.caltech.edu/archive/wise/wise2016-001/wise_wise2016-001_1024.jpg (Credit: @NASAJPL @caltechipac)
Dans l’Univers primitif, il est probable qu’un trou noir fusionne avec un autre, faisant croître considérablement la majeure partie de sa masse https://astropix.ipac.caltech.edu/archive/chandra/436/chandra_436_1024.jpg (Credit: @NASA @ChandraCDO @MIT @STScI)
Le rôle de @AthenaXobs sera crucial pour notre compréhension de la croissance des trous noirs dans l’Univers, en dévoilant les processus qui ont dominé la croissance précoce et la physique de l’accrétion de matière ▶️ https://bit.ly/3y7SoDv
https://www.the-athena-x-ray-observatory.eu/media/rokgallery/f/f428df79-33ce-40e5-dc60-eced8456f11f/Athena_AGN_artisticview.jpg (Credit: @esa @NASA @IRAP_France @CNES @CNRS_Toulouse)
Question : Que se passe-t-il lorsque deux trous noirs fusionnent ?
Réponse :
Les trous noirs sont les objets les plus massifs et les plus compacts de l’Univers. Leur force gravitationnelle est telle que rien, pas même la lumière, ne s’en échappe. Que se passe-t-il lorsque deux de ces monstres entrent en collision ? https://astropix.ipac.caltech.edu/archive/chandra/436/chandra_436_1024.jpg (Credit: @NASA @ChandraCDO @MIT @STScI)
Lorsque deux trous noirs forment une paire, ils s’attirent mutuellement en raison de leur gravité. L’orbite de la paire se rétrécit avec le temps tandis que les trous noirs expulsent du gaz et de la matière dans l’espace. Video: @LIGO @ego_virgo
Lorsque ces deux trous noirs se rapprochent et finissent par fusionner, un trou noir plus massif se forme et une énorme quantité d’énergie est libérée, générant des ondes gravitationnelles. Video: Max Planck Institute for Gravitational Physics.al waves
Ces ondes gravitationnelles sont des ondulations de l’espace-temps qui traversent l’Univers et que nous détectons grâce aux détecteurs avancés LIGO/VIRGO/KAGRA. Video: @LIGO
Question : Que savons-nous des trous noirs super massifs ?
Réponse :
Les #galaxies massives et une fraction des galaxies de plus faible masse de l’Univers local abritent un trou noir supermassif en leur centre. Elles ont des masses comprises entre plusieurs millions et 10 milliards de fois la masse de notre #Soleil https://www.eso.org/public/images/eso0903a/ (Credit: @ESO).
Ils proviennent probablement d’étoiles massives de 100 masses solaires ou plus qui se sont formées lorsque l’Univers était à l’état naissant, environ 300 millions d’années après le big bang. Ces étoiles se sont développées par accrétion intense, probablement associée à une forte obscurcissement, comme le montrent les simulations https://astronomy.com/magazine/news/2021/03/how-to-grow-a-giant-black-hole (Credit: @ESO).
Lorsque la matière des galaxies commence à tomber dans le trou noir supermassif, une énorme quantité d’énergie est libérée. Ces galaxies sont alors appelées galaxies actives et ces phénomènes sont également connus sous le nom de noyaux galactiques actifs. Pour qu’une galaxie soit active, il faut que du gaz et de la poussière soient en train de tomber dans le trou noir et qu’ils brillent de mille feux au cours de leur chute https://www.eso.org/public/images/eso0903a/ (Credit: @ESO) .
Dans de nombreux cas, la puissance d’un seul noyau galactique actif, dont la taille est similaire à celle de notre système solaire, est bien supérieure à la puissance émise par l’ensemble de la population stellaire de sa galaxie hôte et sa luminosité peut éclipser la lumière émise par la galaxie http://www.southampton.ac.uk/~pg3e14/nakshatra/nakshatra.html (Credit: @HubbleTelescope).
Question : Y a-t-il un trou noir au centre de la Voie lactée ?
Réponse :
Le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée coïncide avec la source radio Sagittarius A* (Sgr A*) dans la constellation du Sagittaire (l’Archer). Le trou noir a une masse égale à environ 4,3 millions de soleils et a un diamètre de 23,6 millions de kilomètres (moins de la moitié de la distance de la Terre à Mars) https://www.nasa.gov/sites/default/files/sgr_lg.jpg (Credit: @chandraxray).
La masse du trou noir de Sgr A* a été calculée à partir des étoiles qui en sont très proches et qui ont été observées depuis de nombreuses années. Leurs orbites dépendent de la masse et de la distance de l’objet autour duquel elles gravitent. En suivant les mouvements de ces étoiles, il est possible de déterminer la masse du trou noir https://cdn.eso.org/images/publicationjpg/eso1825d.jpg (Credit: @ESO).
Sgr A* est supermassif, bien que la Voie lactée ne soit pas considérée comme une galaxie active. Pour que cette dernière soit considérée comme active, il faut que du gaz et de la poussière soient en train de tomber dans le trou noir et de briller. Comme aucun matériau ne tombe dans Sgr A*, le trou noir reste inactif https://www.eso.org/public/images/eso0846a/ (Credit: @ESO).