Il y a quelque chose d’intrinsèquement fascinant dans les trous noirs. C’est peut-être que ce sont des bêtes invisibles qui se cachent dans l’espace et qui déchirent parfois les étoiles qui passent en deux et dispersent leurs restes. Quoi qu’il en soit, ces étranges objets cosmiques continuent de captiver les scientifiques et les profanes.

Mais d’où viennent les trous noirs ? Comment se forment-ils et qu’est-ce qui leur donne un tel pouvoir destructeur?

Avant de pouvoir répondre à cela, nous devons nous poser une question encore plus fondamentale : Qu’est-ce qu’un trou noir ? « Fondamentalement, c’est un objet ou un point de l’espace où l’attraction gravitationnelle est si forte que rien ne peut s’en échapper », a déclaré à Live Science l’astrophysicienne Neta Bahcall, de l’Université de Princeton dans le New Jersey. Même les ondes lumineuses sont aspirées, c’est pourquoi les trous noirs sont noirs.

Ces objets bizarres surgissent comme des phénix jaillissant des cendres d’étoiles mortes. Lorsque les étoiles massives atteignent la fin de leur vie, l’hydrogène qu’elles fusionnent en hélium est presque épuisé. Ainsi, ces étoiles monstres commencent à brûler de l’hélium, fusionnant les atomes restants en éléments encore plus lourds, jusqu’au fer, dont la fusion ne fournit plus assez d’énergie pour soutenir les couches externes de l’étoile, selon le Centre australien d’astrophysique et de supercalculation de l’Université de technologie de Swinburne. Ces couches supérieures s’effondrent vers l’intérieur puis explosent sous la forme d’une explosion puissante et brillante appelée supernova.

Pourtant, une petite partie de l’étoile reste derrière. Les équations de la relativité générale d’Albert Einstein prédisent que si ce reste a environ trois fois la masse du soleil terrestre, la puissante force gravitationnelle de l’étoile restante submergera tout le reste et le matériau dont il est fait sera écrasé à un point infiniment petit avec une densité infinie, selon la NASA. Les lois connues de la physique ne peuvent pas réellement gérer de telles infinités hallucinantes. « À un moment donné, ils tombent en panne et nous ne savons pas vraiment ce qui se passe », a déclaré Bahcall.

Si ce vestige stellaire est seul, un trou noir restera généralement là sans faire grand-chose. Mais si du gaz et de la poussière entourent l’objet, ce matériau sera aspiré dans la gueule du trou noir, créant des éclats lumineux lorsque le gaz et la poussière se réchauffent, tourbillonnant comme de l’eau qui coule dans un drain. Le trou noir incorporera cette masse dans la sienne, permettant à l’objet de croître, a déclaré Bahcall.

Si deux trous noirs se rencontrent, la puissante gravité de chacun attirera l’autre, et ils se rapprocheront de plus en plus, tournant l’un autour de l’autre. Leur masse collective va secouer le tissu de l’espace-temps proche, envoyant des ondes gravitationnelles. En 2015, des astronomes ont découvert de telles ondes gravitationnelles via l’interféromètre laser Gravitational-Wave Observatory (LIGO), a précédemment rapporté Live Science.

« C’était la première fois que nous pouvions voir des trous noirs et confirmer leur existence », a déclaré Bahcall, ajoutant que les résultats étaient également une belle corroboration des équations prédictives d’Einstein.

Les scientifiques avaient déjà trouvé des preuves indirectes de trous noirs, observant des étoiles au centre de notre galaxie de la Voie Lactée en orbite autour d’un gigantesque objet invisible, a rapporté Universe Today. Comment de tels trous noirs supermassifs — qui peuvent avoir des milliards de fois la masse de notre soleil — se forment est une question en suspens, a déclaré Bahcall.

Les chercheurs pensent que ces trous noirs supermassifs étaient autrefois beaucoup plus petits, se formant sous forme de trous noirs de taille plus modeste dans les premiers jours de notre univers. Au cours du temps cosmologique, ces objets ont absorbé du gaz et de la poussière et ont fusionné les uns avec les autres pour se développer, se retrouvant sous la forme de monstres colossaux. Mais beaucoup de détails de cette histoire restent flous, a déclaré Bahcall.

Les astronomes ont observé des objets appelés quasars, qui brillent plus lumineux que des milliers de galaxies réunies et qui seraient alimentés par des trous noirs supermassifs consommant de la matière. Les quasars ont été vus aussi loin que le premier milliard d’années après le Big Bang, lorsque notre univers s’est formé, laissant les scientifiques se gratter la tête sur la façon dont de tels objets énormes pourraient se former si rapidement, a déclaré Bahcall.

« Cela met vraiment en évidence et ajoute de la complexité à la question », a déclaré Bahcall, et cela reste un sujet de recherche très actif.

Initialement publié sur Live Science.