masse du trou noir

Loin dans la constellation du Cancer, à 3,5 milliards d'années-lumière de la Terre, une horloge à pendule fait tic-tac. Ce pendule est un trou noir secondaire qui orbite autour d'un premier trou noir, beaucoup plus massif.

Un trou noir classique est un puits sans fond : tout ce qui franchit l'horizon disparaît dans un point de densité infinie.

Un tourbillon avale l'eau, mais en projette la majeure partie autour de lui. C'est à peu près ce que fait un trou noir lorsqu'il reçoit trop de matière.

Un trou noir n'est pas un aspirateur éternel. Si on l'entoure d'un fluide non parfait (une substance avec frottement interne), la géométrie commence à vivre sa propre vie. Les auteurs de l'article ont montré qu'un flux géométrique particulier — le soliton de Yamabe–Ricci presque η — agit comme un sculpteur invisible.

L'horizon des événements n'est jamais calme. Le vide quantique y bouillonne, et de cette écume jaillissent parfois des particules — c'est ainsi que Stephen Hawking a découvert en 1974 le rayonnement des trous noirs, liant à jamais la gravité à la théorie quantique.

La matière noire est invisible aux télescopes, mais sa gravité a été révélée il y a un demi-siècle par Vera Rubin.

Au centre d'un trou noir classique se cache une singularité — un point où la densité et la courbure de l'espace-temps deviennent infinies. La physique y perd sa voix.

Après le Big Bang, l'Univers a connu une expansion fulgurante — l'inflation — qui a lissé le Fond diffus cosmologique et semé les germes des galaxies.

Dans les premiers instants après le Big Bang, l'Univers était rempli d'un plasma chaud et presque homogène. Mais dans certains endroits, la densité pouvait par hasard être un peu plus élevée. Si un tel amas atteignait une masse critique, il s'effondrait en trou noir — c'est ainsi que naissaient les trous noirs primordiaux.

Les vagues trient les galets sur une plage de sable. Les petits cailloux sont serrés les uns contre les autres, presque identiques en taille. Un peu plus loin du rivage, on trouve un mélange de plus gros et de plus variés. Et au bord de l'eau, là où les vagues sont les plus fortes, s'accumulent les plus gros blocs, bien arrondis.

Une nuée de minuscules boules de glace est éparpillée dans une pièce chaude. Certaines fondent plus vite, d'autres plus lentement, mais lorsqu'il ne reste que des traces humides, elles disparaissent toutes de la même manière : la dernière goutte s'évapore selon la même loi.

Un trou noir ressemble à une marmite qui s'évapore lentement. Sa surface émet des particules, un processus appelé rayonnement de Hawking. Plus la marmite est chaude, plus elle se vide vite. Mais que se passe-t-il si la marmite n'est pas ordinaire, mais à double fond – capable de se transformer en passage vers un autre endroit ?

Deux patineurs tournent sur la glace. L'un, léger et prudent, tourne à peine. L'autre, massif et rapide, tourne à toute allure, et même dans des directions différentes. C'est à peu près le tableau que dressent les ondes gravitationnelles émises lors de la fusion de trous noirs.

Un tourbillon dans une rivière aspire tout ce qui l'entoure. Si l'on ajoute à l'eau un gel invisible qui s'épaissit près du tourbillon et disparaît brusquement à son bord, on obtient une idée approximative de ce qu'est un trou noir dans ce nouveau modèle mathématique.

Un trou noir est invisible, mais la lumière de la matière surchauffée qui tourbillonne à proximité le trahit. Cette lumière est comme un agent double : d'un côté de l'orbite, elle bleuit en se rapprochant de nous ; de l'autre, elle rougit en s'éloignant.

Chaque fusion de trous noirs engendre des ondes gravitationnelles — une ondulation dans le tissu de l'Univers — prédites par Einstein et détectées pour la première fois grâce à la contribution clé de Kip Thorne.

Le télescope James Webb a capté dans une galaxie lointaine une bande lumineuse qui évoque le sillage d'un hors-bord, mais étirée sur deux cent mille années-lumière.

Le quasar W2246–0526 est un phare allumé alors que l'Univers n'avait que 1,3 milliard d'années. Sa lumière nous parvient après 12,8 milliards d'années de voyage, mais même à cette distance, les astronomes ont aperçu ce qui échappait depuis des décennies : l'ombre gravitationnelle d'un trou noir.