Que sont les trous noirs?
Les trous noirs sont des objets cosmiques massifs qui sont presque impossibles à voir parce que
Les trous noirs ne sont pas des boules noires comme nous avons l'habitude de les voir. Ils sont transparents mais laissent une ombre noire. Ce n'est même pas un trou, mais un absorbeur sphérique de tout ce qui tombe sous l'influence de sa gravité.
Comment apparaissent les trous noirs?
Des étoiles qui dépassent la masse et la taille de notre Soleilsouvent, à la fin de leur vie, ils explosent et forment soit une étoile à neutrons, soit commencent à se rétrécir fortement, comme s'ils «tombaient» vers l'intérieur, diminuant rapidement leur taille à masse constante. La densité de la matière en un point compressible devient très élevée, respectivement, la gravité augmente considérablement. Lorsque la taille d'une étoile devient si petite et que la densité est si élevée à un endroit, elle «tombe» vers l'intérieur, ce qui entraîne un trou noir.
Un trou noir, par exemple, avec une masse d'un Soleil sera de plus petite taille que notre étoile.
Cependant, les petites étoiles comme notre Soleil ne se transformeront pas en trou noir à la fin de leur vie – leur masse n’est même pas suffisante pour exploser et former une supernova.Il y aura une explosion, bien sûr, mais dans la phase finale, les petites étoiles se transforment en naines blanches – de très petites étoiles chaudes , qui disparaîtront bientôt aussi.
Nous connaissons actuellement quatre formes différentes de formation des trous noirs.
- Le mieux étudié est celui associé au stellaireeffondrer. Une étoile assez grande forme un trou noir après l'arrêt de sa fusion nucléaire, car tout ce qui pouvait déjà être synthétisé a été synthétisé. Lorsque la pression créée par la fusion cesse, la matière commence à tomber vers son propre centre gravitationnel, devenant de plus en plus dense. Au final, il devient tellement dense que rien ne peut surmonter l'effet gravitationnel à la surface de l'étoile: c'est ainsi qu'un trou noir est né. Ces trous noirs sont appelés «trous noirs de masse solaire» et sont les plus courants.
- Le prochain type commun de trou noirsont des «trous noirs supermassifs» qui peuvent être trouvés au centre de nombreuses galaxies et qui ont des masses environ un milliard de fois plus grandes que les trous noirs de masse solaire. On ne sait pas encore avec certitude comment ils se forment. On pense qu'ils ont jadis commencé comme des trous noirs de masse solaire qui ont consommé de nombreuses autres étoiles dans des centres galactiques densément peuplés et se sont développés. Cependant, ils semblent absorber la matière plus rapidement que cette simple idée ne le suggère, et comment exactement ils le font est encore une question de recherche.
- Une idée plus controversée était celle des trous noirs primordiaux,qui aurait pu être formé par pratiquement n'importe quelle masse lors de grandes fluctuations de densité dans l'univers primitif. Bien que cela soit possible, il est difficile de trouver un modèle qui les produise sans les sur-créer.
- Enfin, il y a l'idée que le Grand Hadronle collisionneur peut former de minuscules trous noirs avec des masses proches de la masse du boson de Higgs. Cela ne fonctionne que si notre univers a des dimensions supplémentaires. Jusqu'à présent, il n'y a eu aucune confirmation en faveur de cette théorie.
Quelle est la taille des trous noirs?
Vous pouvez considérer l’horizon d’un trou noir comme une sphère, et son diamètresera directement proportionnelle à la masse du trou noir.dans un trou noir, plus le trou noir grossit.
Par rapport aux objets stellaires, les trous noirsminuscule car la masse est comprimée en très petits volumes sous l'influence d'une irrésistible pression gravitationnelle. Le rayon d'un trou noir avec une masse de planète Terre, par exemple, n'est que de quelques millimètres. C'est 10 000 000 000 de fois moins que le rayon actuel de la Terre.
Le rayon d'un trou noir est appelé le rayon de Schwarzschild d'après Karl Schwarzschild, qui a d'abord déduit les trous noirs comme une solution à la théorie générale de la relativité d'Einstein.
Où sont les trous noirs?
Ils sont le plus souvent situés au centre des galaxies. Ils ont une grande force de gravité, grâce à laquelle ils parviennent à maintenir les systèmes stellaires à une très grande distance, formant les galaxies que nous connaissons aujourd'hui.
Au centre de notre Voie lactée il y a aussiun trou noir supermassif appelé Sagittaire A *. Il est 4,02 millions de fois plus lourd que le Soleil et son rayon est de ≈ 45 unités astronomiques (une unité astronomique = une distance de la Terre au Soleil).
En plus des trous noirs supermassifs, il existe également des trous noirs « locaux » au centre de la galaxie, qui se forment après la disparition d’étoiles massives.
Qu'y a-t-il à l'intérieur d'un trou noir?
Personne ne le sait avec certitude. La relativité générale prédit qu’un trou noir a une singularité, un endroit où les forces de marée deviennent infiniment grandes, et une fois que vous traversez l’horizonévénements, vous ne pouvez aller nulle part ailleurs que dans la singularité.Par conséquent, il est préférable de ne pas utiliser la relativité générale dans ces endroits, cela ne fonctionne tout simplement pas.Pour savoir ce qui se passe à l’intérieur d’un trou noir, nous avons besoin d’une théorie de la gravitation quantique.Il est généralement admis que cette théorie remplacera la singularité par quelque chose d’autre.
Pourquoi pourrait-il y avoir des univers à l'intérieur d'un trou noir?
Il existe de nombreux trous noirs hypothétiques -avec ou sans charge électrique, tournante ou stationnaire, entourée de matière ou flottant dans un espace vide. Certains de ces trous noirs hypothétiques existent probablement dans notre univers. Par exemple, un trou noir tournant entouré de matière tombante est un type assez courant de ces objets.
Mais certains autres types de trous noirs sontpurement théorique. Leur comportement et leurs propriétés peuvent être décrits en s'appuyant uniquement sur des méthodes mathématiques. Un de ces objets est un trou noir chargé électriquement entouré d'un espace anti-de Sitter. Ce type d'espace a une courbure géométrique négative constante et est de forme similaire à une selle.
Il n'y a pas un tel espace dans notre universexiste, mais son existence en théorie ouvre de nombreux effets intéressants qui peuvent être étudiés. Une des raisons pour lesquelles cela mérite d'être étudié est que les trous noirs chargés ont beaucoup en commun avec les trous noirs en rotation qui existent dans notre univers.
Les auteurs de la nouvelle étude ont constaté que lorsque de tels trous noirs deviennent relativement froids, ils créentÀ la surface d’un objet, ce brouillard soutientEn conséquence, un milieu supraconducteur se forme dans un tel brouillard.En plus de l’horizon des événements habituel, ces trous noirs ont également un horizon intérieur, grâce auquel il est possible de pénétrer dans les trous noirs chargés sans se briser en atomes.
Les scientifiques ont montré que de l'autre côté de l'accusationtrou noir, vous pouvez vous attendre à des effets mystérieux. Les chercheurs ont découvert que les régions les plus profondes d'un trou noir supraconducteur pourraient représenter un univers en expansion - un endroit où l'espace peut s'étirer et se déformer à des vitesses différentes dans différentes directions.
De plus, en fonction de la température du trou noir dans certaines de ces régions de l’espace ,Une nouvelle série d’oscillations se produira, ce qui créera alors une autre parcelle d’espace en expansion, ce qui provoqueraUn nouveau cycle de vibrations, qui crée alors une nouvelle région d’espace en expansion, et ainsi de suite à l’infini .Il s’agira d’un mini-univers fractal, se répétant à l’infini au fur et à mesure qu’il rétrécit en taille.
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