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Les trous noirs semblent être l’étoffe de la science-fiction (et, en fait, ont joué un rôle dans de nombreux livres et films de science-fiction), il n’est donc pas rare que les gens se demandent si les trous noirs sont réels ? Il s’avère que la réponse est oui, même si pendant longtemps, la plupart des scientifiques étaient convaincus que les trous noirs étaient des objets purement théoriques.

Les trous noirs sont-ils réels ? L’idée d’un trou noir

Le concept de trou noir a été conçu pour la première fois par un astronome amateur anglais nommé John Michell en 1783. Michell travaillait sous l’hypothèse newtonienne que les particules de lumière avaient une masse. Ainsi, en utilisant l’équation de Newton pour la gravité, Michell a suggéré que s’il existait un objet ayant 500 fois le rayon du soleil, mais avec la densité moyenne du soleil, alors sa vitesse de fuite serait plus rapide que la vitesse de la lumière. Quelques années plus tard, le mathématicien et astronome français Simon Pierre Laplace est arrivé à une conclusion similaire sur la question, les trous noirs sont-ils réels ?

Malheureusement, les spéculations de Michell et de Laplace n’ont pas été prises au sérieux dans la communauté scientifique parce qu’il n’y avait tout simplement aucune preuve pour suggérer que de tels objets exotiques existaient dans l’univers, ou répondre sont les trous noirs réels ? De plus, l’expérience de la double fente de Thomas Young en 1803 a confirmé la nature ondulatoire de la lumière, et il semblait impossible que la gravité puisse avoir une quelconque influence sur les ondes sans masse.

Mais en 1905, Einstein utilise l’effet photoélectrique pour démontrer que la lumière est composée de particules sans masse appelées photons. De plus, sa théorie de la relativité générale, publiée en 1915, a prouvé que la gravité pouvait affecter ces particules même si elles n’avaient pas de masse. Selon la relativité, la force de gravité résulte de la déformation par des objets massifs de l’espace-temps environnant (les trois dimensions spatiales et le temps combinés dans un continuum quadridimensionnel). Puisque même les particules sans masse comme les photons devraient obéir à la courbure de l’espace-temps, la gravité peut effectivement influencer la lumière.

En 1916, Karl Schwarzschild a résolu les équations de la relativité générale d’Einstein pour déterminer le rayon d’un objet dont la vitesse de fuite dépasserait la vitesse de la lumière. Cependant, Einstein lui-même affirmait que la possibilité d’un trou noir n’était rien de plus qu’une curiosité mathématique – une prédiction intéressante de la relativité générale, mais pas une représentation exacte de la réalité. Ce n’est qu’au milieu du XXe siècle, avec la découverte des étoiles à neutrons, que les astrophysiciens ont commencé à se demander sérieusement si des objets aussi compacts que les trous noirs pouvaient réellement exister.

Preuves des trous noirs

Au cours des dernières décennies, les scientifiques ont rassemblé de nombreuses preuves observationnelles pour répondre à la question « Les trous noirs sont-ils réels ? ». Comme son nom l’indique, nous ne pouvons pas voir les trous noirs eux-mêmes, mais nous pouvons observer l’effet qu’un trou noir a sur son environnement. Lorsque les trous noirs dévorent la matière qui les entoure, cette matière forme un disque d’accrétion, qui rayonne principalement dans la bande des rayons X du spectre électromagnétique.

De plus, lorsque les trous noirs se produisent dans des systèmes d’étoiles multiples, nous pouvons assister à leurs effets gravitationnels sur les étoiles compagnes visibles. En fait, le premier véritable candidat au trou noir, Cygnus X-1, découvert lors d’un vol en ballon en 1964 en raison de sa forte émission de rayons X, a été reconnu plus tard comme un trou noir en raison de son effet gravitationnel sur une étoile massive en orbite serrée. De même, le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée, Sagittarius A*, a été confirmé par les astronomes qui surveillent l’orbite de l’étoile S0-2 (abrégée S2) sur sa période de 15 ½ ans.

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