Tant pour les scientifiques des siècles passés que pour les chercheurs de notre époque, le plus grand mystère du cosmos est le trou noir. Qu’y a-t-il à l’intérieur de ce système totalement inconnu de la physique ? Quelles lois y sont applicables ? Comment le temps passe dans un trou noir, et pourquoi même les quanta de lumière ne peuvent-ils pas s’en échapper ? Nous allons maintenant essayer, bien sûr, du point de vue de la théorie et non de la pratique, de comprendre ce qu'il y a à l'intérieur d'un trou noir, pourquoi il s'est en principe formé et existe, comment il attire les objets qui l'entourent.

Tout d'abord, décrivons cet objet

Ainsi, un trou noir est une certaine région de l’espace de l’Univers. Il est impossible de la distinguer comme une étoile ou une planète distincte, car ce n'est ni un corps solide ni gazeux. Sans une compréhension de base de ce qu’est l’espace-temps et de la façon dont ces dimensions peuvent changer, il est impossible de comprendre ce qu’il y a à l’intérieur d’un trou noir. Le fait est que cette zone n’est pas seulement une unité spatiale. ce qui déforme à la fois les trois dimensions que nous connaissons (longueur, largeur et hauteur) et la chronologie. Les scientifiques sont convaincus que dans la région de l'horizon (la soi-disant zone entourant le trou), le temps prend une signification spatiale et peut avancer et reculer.

Apprenons les secrets de la gravité

Si nous voulons comprendre ce qu’il y a à l’intérieur d’un trou noir, examinons de plus près ce qu’est la gravité. C’est ce phénomène qui est essentiel pour comprendre la nature de ce que l’on appelle les « trous de ver », d’où même la lumière ne peut s’échapper. La gravité est l'interaction entre tous les corps ayant une base matérielle. La force d'une telle gravité dépend de la composition moléculaire des corps, de la concentration des atomes ainsi que de leur composition. Plus les particules s'effondrent dans une certaine zone de l'espace, plus la force gravitationnelle est grande. Ceci est inextricablement lié à la théorie du Big Bang, lorsque notre Univers avait la taille d’un pois. C'était un état de singularité maximale et, à la suite d'un éclair de quanta de lumière, l'espace a commencé à s'étendre du fait que les particules se repoussaient. Les scientifiques décrivent un trou noir exactement à l’opposé. Qu'y a-t-il à l'intérieur d'une telle chose conformément au TBZ ? Une singularité à la hauteur des indicateurs inhérents à notre Univers au moment de sa naissance.

Comment la matière entre-t-elle dans un trou de ver ?

Il existe une opinion selon laquelle une personne ne pourra jamais comprendre ce qui se passe à l'intérieur d'un trou noir. Car une fois sur place, il sera littéralement écrasé par la gravité et la force de gravité. En fait, ce n’est pas tout à fait vrai. Oui, en effet, un trou noir est une région de singularité où tout est compressé au maximum. Mais ce n’est pas du tout un « aspirateur spatial » capable d’aspirer toutes les planètes et étoiles. Tout objet matériel qui se trouve à l'horizon des événements observera une forte distorsion de l'espace et du temps (pour l'instant, ces unités sont séparées). Le système géométrique euclidien commencera à mal fonctionner, en d’autres termes, ils se croiseront et les contours des figures stéréométriques ne seront plus familiers. Quant au temps, il ralentira progressivement. Plus vous vous rapprochez du trou, plus l'horloge ralentira par rapport à l'heure terrestre, mais vous ne le remarquerez pas. En tombant dans un trou de ver, le corps tombera à une vitesse nulle, mais cette unité sera égale à l'infini. courbure, qui assimile l'infini à zéro, qui arrête finalement le temps dans la région de la singularité.

Réaction à la lumière émise

Le seul objet dans l’espace qui attire la lumière est un trou noir. Ce qu'il y a à l'intérieur et sous quelle forme il se trouve est inconnu, mais on pense qu'il s'agit d'une obscurité totale, ce qui est impossible à imaginer. Les quanta de lumière qui arrivent là ne disparaissent pas simplement. Leur masse est multipliée par la masse de la singularité, ce qui la rend encore plus grande et l'augmente. Ainsi, si à l'intérieur du trou de ver vous allumez une lampe de poche pour regarder autour de vous, elle ne brillera pas. Les quanta émis seront constamment multipliés par la masse du trou, et vous ne ferez, en gros, qu'aggraver votre situation.

Des trous noirs à chaque étape

Comme nous l'avons déjà compris, la base de la formation est la gravité, dont l'ampleur est des millions de fois supérieure à celle sur Terre. Une idée précise de ce qu'est un trou noir a été donnée au monde par Karl Schwarzschild, qui a en fait découvert l'horizon même des événements et le point de non-retour, et a également établi que zéro dans un état de singularité est égal à infini. Selon lui, un trou noir peut se former n’importe où dans l’espace. Dans ce cas, un certain objet matériel ayant une forme sphérique doit atteindre le rayon gravitationnel. Par exemple, la masse de notre planète doit tenir dans le volume d’un petit pois pour devenir un trou noir. Et le Soleil devrait avoir un diamètre de 5 kilomètres avec sa masse - alors son état deviendra singulier.

L'horizon pour la formation d'un nouveau monde

Les lois de la physique et de la géométrie fonctionnent parfaitement sur Terre et dans espace extra-atmosphérique, où l'espace se rapproche du vide. Mais ils perdent complètement leur signification à l’horizon des événements. C’est pourquoi, d’un point de vue mathématique, il est impossible de calculer ce qu’il y a à l’intérieur d’un trou noir. Les images que vous pouvez imaginer si vous pliez l’espace conformément à nos idées sur le monde sont probablement loin de la vérité. Il a seulement été établi que le temps se transforme ici en une unité spatiale et, très probablement, d'autres s'ajoutent aux dimensions existantes. Cela permet de croire qu'à l'intérieur d'un trou noir (une photo, comme vous le savez, ne le montrera pas, puisque la lumière s'y mange) se forment des mondes complètement différents. Ces Univers pourraient être composés d’antimatière, ce qui est actuellement inconnu des scientifiques. Il existe également des versions selon lesquelles la sphère de non-retour n'est qu'un portail qui mène soit à un autre monde, soit à d'autres points de notre Univers.

Naissance et mort

Bien plus que l’existence d’un trou noir, il y a sa création ou sa disparition. Comme nous l’avons déjà découvert, une sphère qui déforme l’espace-temps se forme à la suite d’un effondrement. Cela pourrait être l’explosion d’une grande étoile, une collision de deux ou plusieurs corps dans l’espace, etc. Mais comment une matière qui pouvait théoriquement être touchée est-elle devenue un domaine de distorsion temporelle ? Le puzzle est un travail en cours. Mais elle est suivie d’une deuxième question : pourquoi de telles sphères de non-retour disparaissent-elles ? Et si les trous noirs s’évaporent, alors pourquoi cette lumière et toute la matière cosmique qu’ils ont aspirée n’en sortent-elles pas ? Lorsque la matière dans la zone de singularité commence à se dilater, la gravité diminue progressivement. En conséquence, le trou noir se dissout simplement et le vide habituel reste à sa place. espace extra-atmosphérique. Un autre mystère en découle : où est passé tout ce qui y est entré ?

La gravité est-elle notre clé d’un avenir heureux ?

Les chercheurs sont convaincus que l’avenir énergétique de l’humanité peut être façonné par un trou noir. Ce qu'il y a à l'intérieur de ce système est encore inconnu, mais il a été établi qu'à l'horizon des événements, toute matière est transformée en énergie, mais bien sûr partiellement. Par exemple, une personne, se trouvant proche du point de non-retour, abandonnera 10 pour cent de sa matière pour la transformer en énergie. Ce chiffre est tout simplement colossal ; il a fait sensation parmi les astronomes. Le fait est que sur Terre, seulement 0,7 % de la matière est convertie en énergie.

Malgré les énormes réalisations dans le domaine de la physique et de l'astronomie, il existe de nombreux phénomènes dont l'essence n'est pas entièrement révélée. De tels phénomènes incluent de mystérieux trous noirs, dont toutes les informations ne sont que théoriques et ne peuvent être vérifiées de manière pratique.

Les trous noirs existent-ils ?

Même avant l’avènement de la théorie de la relativité, les astronomes ont proposé une théorie sur l’existence d’entonnoirs noirs. Après la publication de la théorie d'Einstein, la question de la gravité a été révisée et de nouvelles hypothèses sont apparues dans le problème des trous noirs. Il est irréaliste de voir cet objet cosmique, car il absorbe toute la lumière entrant dans son espace. Les scientifiques prouvent l'existence des trous noirs en s'appuyant sur l'analyse du mouvement du gaz interstellaire et des trajectoires des étoiles.

La formation de trous noirs entraîne des modifications des caractéristiques spatio-temporelles qui les entourent. Le temps semble comprimé sous l’influence d’une énorme gravité et ralentit. Les étoiles qui se trouvent sur le chemin d’un entonnoir noir peuvent dévier de leur route et même changer de direction. Les trous noirs absorbent l’énergie de leur étoile jumelle, qui se manifeste également.

A quoi ressemble un trou noir ?

Les informations concernant les trous noirs sont pour la plupart hypothétiques. Les scientifiques les étudient pour leurs effets sur l’espace et les radiations. Il n’est pas possible de voir des trous noirs dans l’univers, car ils absorbent toute la lumière qui pénètre dans l’espace proche. À partir de satellites spéciaux, une image aux rayons X d'objets noirs a été prise, qui montre un centre brillant, qui est la source des rayons.

Comment se forment les trous noirs ?

Un trou noir dans l’espace est un monde distinct qui possède ses propres caractéristiques et propriétés. Les propriétés des trous cosmiques sont déterminées par les raisons de leur apparition. Concernant l’apparition des objets noirs, il existe les théories suivantes :

1. Ils sont le résultat d’effondrements survenus dans l’espace. Cela pourrait être une collision de grands corps cosmiques ou une explosion de supernova.
2. Ils surviennent en raison du poids des objets spatiaux tout en conservant leur taille. La raison de ce phénomène n'a pas été déterminée.

Un entonnoir noir est un objet dans l'espace qui a relativement peu de grande taille avec une masse énorme. La théorie du trou noir dit que chaque objet cosmique peut potentiellement devenir un entonnoir noir si, à la suite de certains phénomènes, il perd sa taille mais conserve sa masse. Les scientifiques parlent même de l'existence de nombreux microtrous noirs - des objets spatiaux miniatures relativement grande masse. Cet écart entre masse et taille entraîne une augmentation du champ gravitationnel et l'apparition d'une forte attraction.

Qu'y a-t-il dans un trou noir ?

L’objet mystérieux noir ne peut être appelé qu’un trou très étendu. Le centre de ce phénomène est un corps cosmique à gravité accrue. Le résultat d’une telle gravité est une forte attraction vers la surface de cet objet. corps cosmique. Dans ce cas, un flux vortex se forme dans lequel tournent des gaz et des grains de poussière cosmique. Par conséquent, il est plus correct d'appeler un trou noir un entonnoir noir.

Il est impossible de savoir en pratique ce qu'il y a à l'intérieur d'un trou noir, car le niveau de gravité du vortex cosmique ne permet à aucun objet de s'échapper de sa zone d'influence. Selon les scientifiques, l’obscurité totale règne à l’intérieur d’un trou noir, car les quanta de lumière y disparaissent irrévocablement. On suppose que l’espace et le temps sont déformés à l’intérieur de l’entonnoir noir ; les lois de la physique et de la géométrie ne s’appliquent pas à cet endroit. De telles caractéristiques des trous noirs peuvent vraisemblablement conduire à la formation d'antimatière, qui à l'heure actuelle inconnu des scientifiques.

Pourquoi les trous noirs sont-ils dangereux ?

Les trous noirs sont parfois décrits comme des objets qui absorbent les objets, les radiations et les particules environnants. Cette idée est fausse : les propriétés d’un trou noir lui permettent d’absorber uniquement ce qui se trouve dans sa zone d’influence. Il peut absorber les microparticules cosmiques et les rayonnements émanant des étoiles jumelles. Même si une planète est proche d’un trou noir, elle ne sera pas absorbée mais continuera à se déplacer sur son orbite.

Que se passe-t-il si vous tombez dans un trou noir ?

Les propriétés des trous noirs dépendent de la force du champ gravitationnel. Les entonnoirs noirs attirent tout ce qui entre dans leur zone d'influence. Dans ce cas, les caractéristiques spatio-temporelles changent. Les scientifiques qui étudient tout ce qui concerne les trous noirs ne sont pas d’accord sur ce qui arrive aux objets dans ce vortex :

• certains scientifiques suggèrent que tous les objets tombant dans ces trous sont étirés ou déchirés en morceaux et n'ont pas le temps d'atteindre la surface de l'objet attirant ;
• d'autres scientifiques affirment que dans les trous, toutes les caractéristiques habituelles sont déformées, de sorte que les objets semblent disparaître dans le temps et dans l'espace. Pour cette raison, les trous noirs sont parfois appelés portes d’entrée vers d’autres mondes.

Types de trous noirs

Les entonnoirs noirs sont divisés en types en fonction de la méthode de formation :

1. Des objets noirs de masse stellaire naissent à la fin de la vie de certaines étoiles. Combustion complète de l'étoile et fin du thermo réactions nucléaires conduit à la compression de l’étoile. Si l’étoile subit un effondrement gravitationnel, elle peut se transformer en entonnoir noir.
2. Entonnoirs noirs supermassifs. Les scientifiques affirment que le noyau de toute galaxie est un entonnoir supermassif dont la formation marque le début de l'émergence d'une nouvelle galaxie.
3. Trous noirs primordiaux. Ceux-ci peuvent inclure des trous de masses variables, y compris des microtrous formés en raison de différences dans la densité de la matière et la force de gravité. Ces trous sont des entonnoirs formés au début de l’Univers. Cela inclut également des objets tels qu’un trou noir poilu. Ces trous se distinguent par la présence de rayons semblables à des poils. On suppose que ces photons et gravitons retiennent une partie des informations entrant dans le trou noir.
4. Trous noirs quantiques. Ils apparaissent à la suite de réactions nucléaires et vivent peu de temps. Les entonnoirs quantiques sont du plus grand intérêt, car leur étude peut aider à répondre aux questions sur le problème des objets cosmiques noirs.
5. Certains scientifiques identifient ce type d’objet spatial comme un trou noir poilu. Ces trous se distinguent par la présence de rayons semblables à des poils. On suppose que ces photons et gravitons retiennent une partie des informations entrant dans le trou noir.

Le trou noir le plus proche de la Terre

Le trou noir le plus proche se trouve à 3 000 années-lumière de la Terre. Il s'appelle V616 Monocerotis, ou V616 Mon. Son poids atteint 9 à 13 masses solaires. Le partenaire binaire de ce trou est une étoile de la moitié de la masse du Soleil. Un autre entonnoir relativement proche de la Terre est Cygnus X-1. Il est situé à 6 000 années-lumière de la Terre et pèse 15 fois plus que le Soleil. Ce trou noir cosmique possède également son propre partenaire binaire, dont le mouvement permet de retracer l'influence de Cygnus X-1.

Trous noirs - faits intéressants

Les scientifiques racontent les faits intéressants suivants sur les objets noirs :

1. Si l'on tient compte du fait que ces objets sont le centre des galaxies, alors pour trouver le plus grand entonnoir, nous devons détecter la plus grande galaxie. Le plus grand trou noir de l’univers est donc l’entonnoir situé dans la galaxie IC 1101 au centre de l’amas Abell 2029.
2. Les objets noirs ressemblent en réalité à des objets multicolores. La raison en est leur rayonnement radiomagnétique.
3. Il n’y a pas de lois physiques ou mathématiques permanentes au milieu d’un trou noir. Tout dépend de la masse du trou et de son champ gravitationnel.
4. Les entonnoirs noirs s'évaporent progressivement.
5. Le poids des entonnoirs noirs peut atteindre des tailles incroyables. Le plus grand trou noir a une masse égale à 30 millions de masses solaires.

« La science-fiction peut être utile : elle stimule l’imagination et soulage la peur de l’avenir. Cependant faits scientifiques peut s'avérer bien plus étonnant. La science-fiction n’aurait même jamais imaginé l’existence de choses telles que les trous noirs»
Stephen Hawking

Dans les profondeurs de l’univers, d’innombrables mystères et secrets sont cachés aux humains. L'un d'eux est les trous noirs, des objets que même les plus grands esprits de l'humanité ne peuvent pas comprendre. Des centaines d'astrophysiciens tentent de découvrir la nature des trous noirs, mais à ce stade, nous n'avons même pas prouvé leur existence dans la pratique.

Les réalisateurs leur consacrent leurs films, et parmi des gens ordinaires Les trous noirs sont devenus un phénomène tellement emblématique qu’ils sont identifiés à la fin du monde et à une mort imminente. Ils sont craints et détestés, mais en même temps ils sont idolâtrés et vénérés par l’inconnu que cachent en eux ces étranges fragments de l’Univers. D’accord, être englouti par un trou noir est une chose tellement romantique. Avec leur aide, c'est possible, et ils peuvent aussi devenir des guides pour nous.

La presse jaune spécule souvent sur la popularité des trous noirs. Trouver des titres dans les journaux liés à la fin du monde due à une autre collision avec un trou noir supermassif n'est pas un problème. Pire encore, la partie analphabète de la population prend tout au sérieux et suscite une véritable panique. Pour apporter un peu de clarté, nous ferons un voyage aux origines de la découverte des trous noirs et tenterons de comprendre de quoi il s'agit et comment l'approcher.

Étoiles invisibles

Il se trouve que physiciens modernes décrire la structure de notre Univers en utilisant la théorie de la relativité, qu'Einstein a soigneusement fournie à l'humanité au début du 20e siècle. Les trous noirs deviennent encore plus mystérieux, à l’horizon duquel toutes les lois de la physique que nous connaissons, y compris la théorie d’Einstein, cessent de s’appliquer. N'est-ce pas merveilleux ? De plus, la conjecture sur l’existence de trous noirs a été formulée bien avant la naissance d’Einstein lui-même.

En 1783, l’activité scientifique connaît une augmentation significative en Angleterre. À cette époque, la science côtoyait la religion, elles s’entendaient bien et les scientifiques n’étaient plus considérés comme des hérétiques. De plus, les prêtres étaient engagés dans la recherche scientifique. L'un de ces serviteurs de Dieu était le pasteur anglais John Michell, qui s'interrogeait non seulement sur des questions d'existence, mais aussi sur des problèmes tout à fait scientifiques. Michell était un scientifique très titré : il était d'abord professeur de mathématiques et de linguistique ancienne dans l'un des collèges, puis il a été accepté par la Royal Society de Londres pour un certain nombre de découvertes.

John Michell a étudié la sismologie, mais pendant son temps libre, il aimait réfléchir à l'éternel et au cosmos. Il a donc eu l'idée que quelque part dans les profondeurs de l'Univers, il pourrait y avoir des corps supermassifs avec une gravité si puissante que pour vaincre la force gravitationnelle d'un tel corps, il est nécessaire de se déplacer à une vitesse égale ou supérieure à la vitesse de la lumière. Si nous acceptons une telle théorie comme vraie, alors même la lumière ne sera pas capable de développer une seconde vitesse de fuite (la vitesse nécessaire pour vaincre l'attraction gravitationnelle du corps quittant), de sorte qu'un tel corps restera invisible à l'œil nu.

Michell a appelé sa nouvelle théorie « étoiles noires » et a en même temps essayé de calculer la masse de ces objets. Il a exprimé ses réflexions à ce sujet dans une lettre ouverte à la Royal Society of London. Malheureusement, à cette époque, de telles recherches n’avaient pas une valeur particulière pour la science, c’est pourquoi la lettre de Michell a été envoyée aux archives. Seulement deux cents ans plus tard, dans la seconde moitié du XXe siècle, il fut découvert parmi des milliers d’autres documents soigneusement conservés dans l’ancienne bibliothèque.

La première preuve scientifique de l'existence des trous noirs

Après la publication de la Théorie générale de la relativité d'Einstein, les mathématiciens et les physiciens ont commencé sérieusement à résoudre les équations présentées par le scientifique allemand, censées nous apprendre beaucoup de nouvelles choses sur la structure de l'Univers. L'astronome et physicien allemand Karl Schwarzschild décida de faire la même chose en 1916.

Le scientifique, à l'aide de ses calculs, est arrivé à la conclusion que l'existence de trous noirs est possible. Il fut également le premier à décrire ce qui fut plus tard appelé l'expression romantique « horizon des événements » - la limite imaginaire de l'espace-temps au niveau d'un trou noir, après laquelle il y a un point de non-retour. Rien ne s’échappera de l’horizon des événements, pas même la lumière. C’est au-delà de l’horizon des événements que se produit ce qu’on appelle la « singularité », là où les lois de la physique que nous connaissons cessent de s’appliquer.

Continuant à développer sa théorie et à résoudre des équations, Schwarzschild a découvert de nouveaux secrets des trous noirs pour lui-même et pour le monde. Ainsi, il a pu, uniquement sur papier, calculer la distance entre le centre du trou noir, où se concentre sa masse, et l'horizon des événements. Schwarzschild a appelé cette distance le rayon gravitationnel.

Malgré le fait que mathématiquement, les solutions de Schwarzschild étaient extrêmement correctes et ne pouvaient être réfutées, la communauté scientifique du début du 20e siècle n'a pas pu accepter immédiatement une découverte aussi choquante, et l'existence des trous noirs a été considérée comme un fantasme qui apparaissait chaque jour. de temps en temps dans la théorie de la relativité. Au cours des quinze années suivantes, l’exploration spatiale pour détecter la présence de trous noirs a été lente et seuls quelques adeptes de la théorie du physicien allemand s’y sont engagés.

Les étoiles donnent naissance aux ténèbres

Une fois les équations d'Einstein triées en morceaux, il était temps d'utiliser les conclusions tirées pour comprendre la structure de l'Univers. En particulier, dans la théorie de l'évolution stellaire. Ce n’est un secret pour personne : dans notre monde, rien n’est éternel. Même les étoiles ont leur propre cycle de vie, quoique plus long qu'une personne.

L'un des premiers scientifiques à s'intéresser sérieusement à l'évolution stellaire fut le jeune astrophysicien Subramanyan Chandrasekhar, originaire de l'Inde. En 1930, il libéra travail scientifique, qui décrivait le supposé structure interneétoiles, ainsi que leurs cycles de vie.

Déjà au début du 20e siècle, les scientifiques avaient deviné un phénomène tel que la compression gravitationnelle (effondrement gravitationnel). À un certain moment de sa vie, une étoile commence à se contracter à une vitesse fulgurante sous l’influence des forces gravitationnelles. En règle générale, cela se produit au moment de la mort d'une étoile, mais lors d'un effondrement gravitationnel, il existe plusieurs façons de maintenir l'existence d'une boule chaude.

Le conseiller scientifique de Chandrasekhar, Ralph Fowler, physicien théoricien respecté à son époque, supposait que lors d'un effondrement gravitationnel, toute étoile se transformait en une étoile plus petite et plus chaude - une naine blanche. Mais il s’est avéré que l’étudiant a « cassé » la théorie du professeur, partagée par la plupart des physiciens au début du siècle dernier. Selon les travaux d'un jeune Indien, la disparition d'une étoile dépend de sa masse initiale. Par exemple, seules les étoiles dont la masse ne dépasse pas 1,44 fois la masse du Soleil peuvent devenir des naines blanches. Ce nombre s'appelait la limite de Chandrasekhar. Si la masse de l'étoile dépasse cette limite, elle meurt d'une manière complètement différente. Dans certaines conditions, une telle étoile au moment de sa mort peut renaître en une nouvelle étoile à neutrons - un autre mystère de l'Univers moderne. La théorie de la relativité nous propose une autre option : la compression de l'étoile à des valeurs ultra-petites, et c'est là que le plaisir commence.

En 1932, un article parut dans l'une des revues scientifiques dans lequel le brillant physicien de l'URSS Lev Landau suggérait que lors de l'effondrement, une étoile supermassive était comprimée en un point avec un rayon infinitésimal et une masse infinie. Malgré le fait qu'un tel événement soit très difficile à imaginer du point de vue d'une personne non préparée, Landau n'était pas loin de la vérité. Le physicien a également suggéré que, selon la théorie de la relativité, la gravité en un tel point serait si grande qu'elle commencerait à déformer l'espace-temps.

Les astrophysiciens ont apprécié la théorie de Landau et ont continué à la développer. En 1939, en Amérique, grâce aux efforts de deux physiciens - Robert Oppenheimer et Hartland Snyder - une théorie est apparue décrivant en détail une étoile supermassive au moment de son effondrement. À la suite d’un tel événement, un véritable trou noir aurait dû apparaître. Malgré le caractère convaincant des arguments, les scientifiques ont continué à nier la possibilité de l'existence de tels corps, ainsi que la transformation d'étoiles en eux. Même Einstein s'est distancié de cette idée, estimant qu'une étoile n'était pas capable de transformations aussi phénoménales. D'autres physiciens n'ont pas lésiné sur leurs déclarations, qualifiant de ridicule la possibilité de tels événements.
Cependant, la science parvient toujours à la vérité, il suffit d’attendre un peu. Et c’est ce qui s’est passé.

Les objets les plus brillants de l'Univers

Notre monde est un ensemble de paradoxes. Parfois, des choses y coexistent dont la coexistence défie toute logique. Par exemple, le terme « trou noir » ne sera pas associé à personne normale avec l'expression «incroyablement brillant», mais la découverte du début des années 60 du siècle dernier a permis aux scientifiques de considérer cette affirmation comme incorrecte.

À l'aide de télescopes, les astrophysiciens ont pu découvrir dans le ciel étoilé des objets jusqu'alors inconnus, qui se comportaient de manière très étrange malgré le fait qu'ils ressemblaient à des étoiles ordinaires. En étudiant ces étranges luminaires, le scientifique américain Martin Schmidt a attiré l'attention sur leur spectrographie, dont les données ont montré des résultats différents de ceux obtenus en scannant d'autres étoiles. En termes simples, ces étoiles n’étaient pas comme les autres auxquelles nous sommes habitués.

Soudain, Schmidt s'est rendu compte et il a remarqué un déplacement du spectre dans la gamme rouge. Il s’est avéré que ces objets sont bien plus éloignés de nous que les étoiles que nous avons l’habitude d’observer dans le ciel. Par exemple, l’objet observé par Schmidt était situé à deux milliards et demi d’années-lumière de notre planète, mais brillait aussi brillamment qu’une étoile située à quelques centaines d’années-lumière. Il s’avère que la lumière d’un de ces objets est comparable à la luminosité d’une galaxie entière. Cette découverte constitue une véritable avancée en astrophysique. Le scientifique a qualifié ces objets de « quasi-stellaires » ou simplement de « quasar ».

Martin Schmidt a continué à étudier de nouveaux objets et a découvert qu'une lueur aussi brillante ne peut être provoquée que par une seule raison : l'accrétion. L'accrétion est le processus d'absorption de la matière environnante par un corps supermassif utilisant la gravité. Le scientifique est arrivé à la conclusion qu'au centre des quasars se trouve un énorme trou noir qui, avec une force incroyable, attire la matière qui l'entoure dans l'espace. À mesure que le trou absorbe la matière, les particules accélèrent à des vitesses énormes et commencent à briller. Une sorte de dôme lumineux autour d’un trou noir s’appelle un disque d’accrétion. Sa visualisation a été bien démontrée dans le film Interstellar de Christopher Nolan, qui a suscité de nombreuses questions : « comment un trou noir peut-il briller ?

À ce jour, les scientifiques ont déjà découvert des milliers de quasars dans le ciel étoilé. Ces objets étranges et incroyablement brillants sont appelés phares de l’Univers. Ils nous permettent d’imaginer un peu mieux la structure du cosmos et de nous rapprocher du moment à partir duquel tout a commencé.

Même si les astrophysiciens recevaient depuis de nombreuses années des preuves indirectes de l’existence d’objets supermassifs invisibles dans l’Univers, le terme « trou noir » n’existait qu’en 1967. Pour éviter les noms complexes, le physicien américain John Archibald Wheeler a proposé d’appeler ces objets des « trous noirs ». Pourquoi pas? Dans une certaine mesure, ils sont noirs parce que nous ne pouvons pas les voir. En plus, ils attirent tout, on peut tomber dedans, comme dans un vrai trou. Et selon les lois modernes de la physique, il est tout simplement impossible de sortir d'un tel endroit. Cependant, Stephen Hawking affirme qu'en voyageant à travers un trou noir, vous pouvez accéder à un autre univers, un autre monde, et c'est de l'espoir.

Peur de l'infini

En raison du mystère excessif et de la romantisation des trous noirs, ces objets sont devenus une véritable histoire d'horreur parmi les gens. La presse jaune aime spéculer sur l'analphabétisme de la population, publiant des histoires étonnantes sur la façon dont un énorme trou noir se dirige vers notre Terre, qui en quelques heures engloutira système solaire, ou émet simplement des vagues de gaz toxiques vers notre planète.

Le thème de la destruction de la planète à l'aide du Grand collisionneur de hadrons, construit en Europe en 2006 sur le territoire du Conseil européen pour la recherche nucléaire (CERN), est particulièrement populaire. La vague de panique a commencé comme une plaisanterie stupide, mais s'est développée comme une boule de neige. Quelqu'un a lancé une rumeur selon laquelle un trou noir pourrait se former dans l'accélérateur de particules du collisionneur, ce qui engloutirait entièrement notre planète. Bien entendu, les indignés ont commencé à exiger l'interdiction des expériences au LHC, craignant une telle issue des événements. La Cour européenne a commencé à recevoir des poursuites exigeant que le collisionneur soit fermé et que les scientifiques qui l'ont créé soient punis avec toute la rigueur de la loi.

En fait, les physiciens ne nient pas que lorsque des particules entrent en collision dans le Grand collisionneur de hadrons, des objets aux propriétés similaires aux trous noirs peuvent apparaître, mais leur taille est au même niveau que particules élémentaires, et de tels « trous » existent depuis si peu de temps que nous ne pouvons même pas détecter leur apparition.

L'un des principaux experts qui tentent de dissiper la vague d'ignorance qui règne parmi les gens est Stephen Hawking, un célèbre physicien théoricien qui, en outre, est considéré comme un véritable « gourou » en matière de trous noirs. Hawking a prouvé que les trous noirs n'absorbent pas toujours la lumière qui apparaît dans les disques d'accrétion et qu'une partie de celle-ci est dispersée dans l'espace. Ce phénomène a été appelé rayonnement Hawking, ou évaporation des trous noirs. Hawking a également établi une relation entre la taille d'un trou noir et le taux de son « évaporation » : plus il est petit, moins il existe dans le temps. Cela signifie que tous les adversaires du Large Hadron Collider ne devraient pas s'inquiéter : les trous noirs ne pourront pas survivre même un millionième de seconde.

Théorie non prouvée dans la pratique

Malheureusement, la technologie humaine, à ce stade de développement, ne nous permet pas de tester la plupart des théories développées par les astrophysiciens et autres scientifiques. D'une part, l'existence des trous noirs a été prouvée de manière assez convaincante sur papier et dérivée à l'aide de formules dans lesquelles tout correspond à chaque variable. En revanche, dans la pratique, nous n’avons pas encore pu voir de nos propres yeux un véritable trou noir.

Malgré tous les désaccords, les physiciens suggèrent qu'au centre de chaque galaxie se trouve un trou noir supermassif, qui rassemble les étoiles en amas grâce à sa gravité et à des forces importantes et entreprise sympathique. Dans notre galaxie, la Voie lactée, selon diverses estimations, il y aurait entre 200 et 400 milliards d'étoiles. Toutes ces étoiles tournent autour de quelque chose qui a une masse énorme, quelque chose que nous ne pouvons pas voir avec un télescope. Il s'agit très probablement d'un trou noir. Faut-il avoir peur d'elle ? – Non, du moins pas dans les prochains milliards d’années, mais nous pouvons faire un autre film intéressant à ce sujet.

Trous noirs mystérieux et insaisissables. Les lois de la physique confirment la possibilité de leur existence dans l'univers, mais de nombreuses questions demeurent. De nombreuses observations montrent qu’il existe des trous dans l’univers et qu’il existe plus d’un million de ces objets.

Que sont les trous noirs ?

En 1915, lors de la résolution des équations d’Einstein, un phénomène tel que les « trous noirs » avait été prédit. Cependant, la communauté scientifique ne s’y intéresse qu’en 1967. On les appelait alors « étoiles effondrées », « étoiles gelées ».

De nos jours, un trou noir est une région du temps et de l’espace où la gravité est telle que même un rayon de lumière ne peut en échapper.

Comment se forment les trous noirs ?

Il existe plusieurs théories sur l'apparition des trous noirs, divisées en hypothétiques et réalistes. La théorie réaliste la plus simple et la plus répandue est la théorie de l’effondrement gravitationnel des grandes étoiles.

Lorsqu’une étoile suffisamment massive, avant sa « mort », grandit et devient instable, épuisant son dernier combustible. Dans le même temps, la masse de l'étoile reste inchangée, mais sa taille diminue à mesure que se produit ce qu'on appelle la densification. En d’autres termes, une fois compacté, le noyau lourd « tombe » sur lui-même. Parallèlement, le compactage entraîne une forte augmentation de la température à l’intérieur de l’étoile et des couches externes. corps céleste se détachent et forment de nouvelles étoiles. En même temps, au centre de l’étoile, le noyau tombe dans son propre « centre ». Sous l’action des forces gravitationnelles, le centre s’effondre jusqu’à un certain point, c’est-à-dire que les forces gravitationnelles sont si fortes qu’elles absorbent le noyau compacté. C'est ainsi qu'est né un trou noir, qui commence à déformer l'espace et le temps de sorte que même la lumière ne puisse pas s'en échapper.

Au centre de toutes les galaxies se trouve un trou noir supermassif. Selon la théorie de la relativité d'Einstein :

"Toute masse déforme l'espace et le temps."

Imaginez maintenant à quel point un trou noir déforme le temps et l'espace, car sa masse est énorme et en même temps comprimée dans un volume ultra-petit. Cette capacité provoque la bizarrerie suivante :

« Les trous noirs ont la capacité d’arrêter pratiquement le temps et de comprimer l’espace. En raison de cette distorsion extrême, les trous nous deviennent invisibles.

Si les trous noirs ne sont pas visibles, comment savons-nous qu’ils existent ?

Oui, même si un trou noir est invisible, il devrait être visible grâce à la matière qui y tombe. En plus du gaz stellaire, attiré par un trou noir, à l'approche de l'horizon des événements, la température du gaz commence à atteindre des valeurs ultra élevées, ce qui conduit à une lueur. C'est pourquoi les trous noirs brillent. Grâce à cette lueur, bien que faible, les astronomes et astrophysiciens expliquent la présence au centre de la galaxie d'un objet de petit volume mais de masse énorme. Actuellement, à la suite d'observations, environ 1 000 objets ont été découverts, dont le comportement est similaire à celui des trous noirs.

Trous noirs et galaxies

Comment les trous noirs peuvent-ils affecter les galaxies ? Cette question préoccupe les scientifiques du monde entier. Il existe une hypothèse selon laquelle ce seraient les trous noirs situés au centre de la galaxie qui influenceraient sa forme et son évolution. Et que lorsque deux galaxies entrent en collision, les trous noirs fusionnent et au cours de ce processus, une telle quantité d'énergie et de matière est libérée que de nouvelles étoiles se forment.

Types de trous noirs

• Selon la théorie existante, il existe trois types de trous noirs : stellaires, supermassifs et miniatures. Et chacun d’eux a été formé d’une manière particulière.
• - Trous noirs de masses stellaires, il grandit jusqu'à taille énorme et est détruit.
  - Des trous noirs supermassifs, qui peuvent avoir une masse équivalente à des millions de Soleils, existent probablement au centre de presque toutes les galaxies, y compris notre Voie lactée. Les scientifiques ont encore différentes hypothèses sur la formation de trous noirs supermassifs. Jusqu’à présent, une seule chose est connue : les trous noirs supermassifs sont un sous-produit de la formation des galaxies. Trous noirs supermassifs - ils diffèrent des trous ordinaires en ce qu'ils ont une très grande taille, mais paradoxalement une faible densité.
• - Personne n'a encore pu détecter un trou noir miniature qui aurait une masse inférieure à celle du Soleil. Il est possible que des trous miniatures se soient formés peu de temps après le « Big Bang », qui marque exactement le début de l’existence de notre univers (il y a environ 13,7 milliards d’années).
• - Tout récemment, un nouveau concept a été introduit : celui des « trous noirs blancs ». Il s’agit toujours d’un trou noir hypothétique, qui est l’opposé d’un trou noir. Stephen Hawking a activement étudié la possibilité de l'existence de trous blancs.
• - Les trous noirs quantiques – ils n’existent jusqu’à présent qu’en théorie. Des trous noirs quantiques peuvent se former lorsque des particules ultra-petites entrent en collision à la suite d’une réaction nucléaire.
• - Les trous noirs primaires sont aussi une théorie. Ils se sont formés immédiatement après leur origine.

Existe actuellement grand nombre des questions ouvertes auxquelles les générations futures n’ont pas encore répondu. Par exemple, est-il possible que des « trous de ver » existent réellement, à l’aide desquels on peut voyager dans l’espace et dans le temps. Que se passe-t-il exactement à l’intérieur d’un trou noir et à quelles lois obéissent ces phénomènes ? Et qu’en est-il de la disparition d’informations dans un trou noir ?

Trous noirs, matière noire, matière noire… Ce sont sans doute les objets les plus étranges et mystérieux de l’espace. Leurs propriétés bizarres peuvent remettre en question les lois de la physique de l’Univers et même la nature de la réalité existante. Pour comprendre ce que sont les trous noirs, les scientifiques suggèrent de « changer d’orientation », d’apprendre à sortir des sentiers battus et d’utiliser un peu d’imagination. Les trous noirs sont formés à partir du noyau d’étoiles super massives, qui peuvent être décrites comme une région de l’espace où une énorme masse est concentrée dans le vide, et où rien, pas même la lumière, ne peut échapper à l’attraction gravitationnelle. C'est la zone où le deuxième vitesse de fuite dépasse la vitesse de la lumière : Et plus l’objet en mouvement est massif, plus il doit se déplacer rapidement pour se débarrasser de la force de sa gravité. C'est ce qu'on appelle la vitesse de fuite.

L'Encyclopédie Collier appelle les trous noirs une région de l'espace qui résulte de l'effondrement gravitationnel complet de la matière, dans laquelle l'attraction gravitationnelle est si forte que ni la matière, ni la lumière, ni d'autres supports d'information ne peuvent en sortir. Par conséquent, l’intérieur d’un trou noir n’est pas causalement lié au reste de l’Univers ; se passe à l'intérieur d'un trou noir processus physiques ne peut pas influencer les processus extérieurs à lui. Un trou noir est entouré d'une surface ayant la propriété d'une membrane unidirectionnelle : la matière et les radiations tombent librement à travers elle dans le trou noir, mais rien ne peut en sortir. Cette surface est appelée « l’horizon des événements ».

Histoire de la découverte

Les trous noirs prédits par la relativité générale (la théorie de la gravité proposée par Einstein en 1915) et d'autres sont plus théories modernes la gravité a été mathématiquement justifiée par R. Oppenheimer et H. Snyder en 1939. Mais les propriétés de l'espace et du temps à proximité de ces objets se sont révélées si inhabituelles que les astronomes et les physiciens ne les ont pas prises au sérieux pendant 25 ans. Cependant, les découvertes astronomiques du milieu des années 1960 ont fait remonter à la surface les trous noirs comme une réalité physique possible. De nouvelles découvertes et études pourraient changer fondamentalement notre compréhension de l’espace et du temps, mettant en lumière des milliards de mystères cosmiques.

Formation de trous noirs

Bien que des réactions thermonucléaires se produisent dans les entrailles de l'étoile, elles maintiennent haute température et la pression, empêchant l'étoile de s'effondrer sous sa propre gravité. Cependant, avec le temps, le combustible nucléaire s'épuise et l'étoile commence à rétrécir. Les calculs montrent que si la masse d'une étoile ne dépasse pas trois masses solaires, alors elle gagnera la « bataille contre la gravité » : son effondrement gravitationnel sera stoppé par la pression de la matière « dégénérée », et l'étoile se transformera à jamais en un naine blanche ou étoile à neutrons. Mais si la masse de l’étoile est supérieure à trois solaires, alors rien ne pourra empêcher son effondrement catastrophique et elle passera rapidement sous l’horizon des événements, devenant un trou noir.

Un trou noir est-il un trou de beignet ?

Ce qui n’émet pas de lumière n’est pas facile à remarquer. Une façon de rechercher un trou noir consiste à rechercher des régions de l’espace extra-atmosphérique qui ont une masse importante et se trouvent dans l’espace sombre. En recherchant ce type d’objets, les astronomes les ont trouvés dans deux zones principales : au centre des galaxies et dans les systèmes d’étoiles doubles de notre Galaxie. Au total, suggèrent les scientifiques, il existe des dizaines de millions de tels objets.

Actuellement, le seul moyen fiable de distinguer trou noirà partir d'un objet d'un autre type consiste à mesurer la masse et les dimensions de l'objet et à comparer son rayon avec