Trou noir

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Trou noir

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En astrophysique, un trou noir1 est un objet céleste si compact que l'intensité de son champ gravitationnel empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper2. De tels objets ne peuvent ni émettre, ni réfléchir la lumière et sont donc noirs, ce qui en astronomie revient à dire qu'ils sont invisibles. Toutefois, plusieurs techniques d’observation indirecte dans différentes longueurs d'ondes ont été mises au point et permettent d’étudier les phénomènes qu’ils induisent. En particulier, la matière happée par un trou noir est chauffée à des températures considérables avant d’être « engloutie » et émet une quantité importante de rayons X. Envisagée dès le xviiie siècle, dans le cadre de la mécanique classique, leur existence — prédite par la relativité générale — est une certitude pour la quasi-totalité de la communauté scientifique concernée (astrophysiciens et physiciens théoriciens).

Dans le cadre de la relativité générale, un trou noir est défini comme une singularité gravitationnelle occultée par un horizon absolu appelé horizon des événements. Selon la physique quantique, un trou noir est susceptible de s'évaporer par l'émission d'un rayonnement de corps noir appelé rayonnement de Hawking.

Un trou noir ne doit pas être confondu avec un trou blanc ni avec un trou de ver.

Image simulée d’un trou noir stellaire situé à quelques dizaines de kilomètres d’un observateur (à 9 fois le rayon du trou noir) et dont l’image se dessine sur la voûte céleste dans la direction du Grand Nuage de Magellan. L’image de celui-ci apparaît dédoublée sous la forme de deux arcs de cercle, en raison de l’effet de lentille gravitationnelle fort. La Voie lactée qui apparaît en haut de l’image est également fortement distordue, au point que certaines constellations sont difficiles à reconnaître, comme la Croix du Sud (au niveau de l’étoile orange lumineuse, Gacrux, en haut à gauche de l’image) dont la forme de croix caractéristique est méconnaissable. Une étoile relativement peu lumineuse (HD 49359, magnitude apparente de 7,5) est située presque exactement derrière le trou noir. Elle apparaît ainsi sous la forme d’une image double, dont la luminosité apparente est extraordinairement amplifiée, d’un facteur d’environ 4 500, pour atteindre une magnitude apparente de -1,7. Les deux images de cette étoile, ainsi que les deux images du Grand Nuage sont situées sur une zone circulaire entourant le trou noir, appelée anneau d'Einstein.

Sommaire [masquer]

1 Présentation et terminologie

2 Historique

3 Propriétés

3.1 Quatre types théoriques

3.2 Le trou et le noir

3.3 Horizon des événements

3.4 Ergosphère

3.5 Dernière orbite circulaire stable (ISCO)

3.6 Sphère photonique

3.7 Singularité

4 Formation

4.1 Trous noirs stellaires

4.2 Trous noirs supermassifs

4.3 Trous noirs intermédiaires

4.4 Trous noirs primordiaux

5 Observation

5.1 Observation directe

5.2 Exemples de trous noirs stellaires

5.3 Exemples de trous noirs super-massifs

6 Trous noirs et physique fondamentale

6.1 Théorèmes sur les singularités

6.2 Singularités nues et censure cosmique

6.3 Entropie

6.4 Évaporation et radiation de Hawking

6.5 Paradoxe de l’information

6.6 Trous noirs et trous de ver

7 Propositions alternatives aux trous noirs

8 Médias

8.1 Dans les séries

8.2 Films

8.3 Littérature

8.4 Musique

8.5 Bande dessinée

9 Médiagraphie

9.1 Bibliographie

9.1.1 Ouvrages de vulgarisation

9.1.2 Articles de magazines

9.1.3 Ouvrages et articles techniques

9.1.4 Aspects historiques

9.2 Filmographie

10 Notes et références

10.1 Notes

10.2 Références

11 Annexes

11.1 Articles connexes

11.2 Liens externes

11.2.1 Audio et vidéo-conférences

Présentation et terminologie[modifier le code]

Un trou noir possède une masse donnée, concentrée en un point que l’on appelle singularité gravitationnelle. Cette masse permet de définir une sphère appelée horizon du trou noir, centrée sur la singularité et dont le rayon est une limite maximale en deçà de laquelle le trou noir empêche tout rayonnement et a fortiori toute matière de s’échapper. Cette sphère représente en quelque sorte l’extension spatiale du trou noir. C’est ainsi que le terme « trou » est inapproprié

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