Le trou noir est l’un des objets les moins étudiés et les plus insolites de l’univers. Un trou noir est un objet avec une telle force d’attraction (une telle courbure de l’espace) que même la lumière ne peut pas s’en échapper. Mais qu’y a-t-il à l’intérieur de ce monstre?
Comment se forme un trou noir?
Lorsque le combustible thermonucléaire dans le cœur brûle complètement et que les réactions thermonucléaires s’arrêtent, ce qui fait que la pression à l’intérieur de l’étoile diminue rapidement et se contracte sous l’influence de la gravité. En fonction de la masse de l’étoile, la compression peut s’arrêter à un certain stade, ou elle peut se transformer en un effondrement gravitationnel rapide.
Une étoile peut se transformer en trou noir lorsque, après compression, son rayon devient inférieur au rayon critique de Schwarzschild, également appelé rayon gravitationnel. Dans ce cas, rien ne peut arrêter l’effondrement, et sous l’influence de la gravité, toute matière est comprimée en un seul point, ce qu’on appelle une singularité. Dans celui-ci, la valeur de la densité et de la courbure de l’espace tend vers l’infini.
En général, en utilisant la méthode de compression, vous pouvez transformer tout ce que vous voulez en un trou noir, même une personne. Il suffit de le presser au rayon critique. D’autres types de trous noirs (à l’exception des trous quantiques) sont également apparus, la seule différence est de savoir comment et pourquoi l’effondrement s’est produit.
De quoi est fait un trou noir?
Les trous noirs sont statiques, ils sont aussi appelés trous noirs de Schwarzschild et tournant autour de leur axe – les trous noirs de Kerr.
Le trou noir tourne en raison de la rotation préliminaire de l’étoile à partir de laquelle il a été formé, en raison de la loi de conservation du moment cinétique. Dans ce cas, il n’y a pas de rotation en tant que telle, seul un trou noir a les propriétés d’un corps rotatif, tout comme les microparticules ont une rotation sans réellement tourner. La singularité d’un trou noir en rotation est en forme d’anneau. Une fois au-delà de l’horizon des événements, tout corps est voué à tomber dans un trou noir.
Autour de l’horizon des événements d’un tel trou noir, il y a une petite zone appelée ergosphère. Dans cette coquille ellipsoïdale, les objets tournent avec le trou noir, mais contrairement à l’horizon des événements, vous pouvez sortir d’ici, grâce à quoi l’échange d’énergie entre l’ergosphère et le monde extérieur est possible. Les quantums et autres particules, volant à travers l’ergosphère, peuvent emporter une partie de son énergie cinétique de rotation. Ce phénomène s’appelle le processus de Penrose.
Un gaz ionisé chaud est observé près de nombreux trous noirs, qui est poussé hors du centre du trou noir par son champ magnétique – ce sont des flux ou jets relativistes.
Nous ne savons pas actuellement ce qui se passe exactement à l’intérieur du trou noir. Jusqu’à présent, tous les scientifiques ont tendance à penser qu’il existe une singularité mystérieuse dans laquelle la matière n’existe pas sous forme de particules individuelles, mais sous forme d’énergie comprimée en un point. En même temps, la singularité sépare l’espace infini de l’horizon des événements.
