Quand on est sur la Terre, qui est une planète, on se rend compte qu'elle nous attire. Si on lance un caillou dans le ciel, il va retomber. Pourquoi ? Parce que la vitesse qu’on lui a donnée ne peut pas être suffisante pour qu'il s'échappe totalement de la Terre. Pour pouvoir s'échapper de la Terre qui l'attire, le caillou devrait aller à une vitesse hallucinante de onze kilomètres par seconde, ça ferait presque 40 000 km/h ! C'est la vitesse qu'on donne aux fusées.
Et si la Terre était compressée jusqu’à atteindre un mètre de diamètre ?
Quand on va sur la Lune ou sur Mars, on est obligé de se libérer de l'attraction terrestre. On peut le faire car la Terre fait 12 000 kilomètres de diamètre et qu’on est à sa surface. Imaginons qu'un grand géant avec de grosses mains prenne la Terre et toute la matière qu’il y a dessous : les montagnes, l'océan, tout ce qui est avec ; et le compresse pour diminuer la taille de la Terre tout en gardant la matière qui est dedans. Un peu comme ce que l’on peut faire avec une boule de neige. Au début, quand on ramasse la neige, il y a une certaine matière. Et puis, si on la compresse avec les mains, elle devient plus petite, mais il y a toujours la même masse de neige dans les mains, c'est exactement la même image. Si le géant réduit la taille de la Terre à un mètre de diamètre, ça fait l’équivalent d’une grosse boule comme les ballons qu'on utilise à la gym. Mais par contre, il y a toute la matière de la Terre. À ce moment-là, si on est toujours à la surface, pour pouvoir s’échapper de cette grosse boule d'un mètre de diamètre, la vitesse ne doit plus être de onze kilomètres par seconde, mais 1000 fois plus, 11 000 kilomètres par seconde ! C'est hallucinant ! Pour atteindre 11 000 kilomètres par seconde, il faut des moteurs qui n’existent pas.
Quand la vitesse de la lumière n’est plus suffisante pour s’échapper !
Imaginons maintenant que la Terre devienne, grâce à la main du géant, une petite bille de 1 cm de diamètre. Si on est à la surface, cette fois-ci, pour pouvoir se libérer de l'attraction qui s'exerce, il faudrait aller à la vitesse de la lumière. On ne peut pas aller plus vite que la vitesse de la lumière, donc ça veut dire qu'on ne peut plus s'échapper de cette petite bille. Aucune énergie, aucun moteur, aucune physique qu'on connaît aujourd'hui n'est capable d'atteindre la vitesse de la lumière. Il n'y a que la lumière qui le fait. Du coup, même la lumière ne s'en échapperait plus, rien ne s'en échapperait. Si on était à l'extérieur et que l’on regardait la Terre, cette petite bille d'un centimètre, on ne la verrait plus, parce que la lumière n'émettrait plus.
Des étoiles qui deviennent des trous noirs
On comprend bien que la main du géant, pour arriver à faire ça, n'existe pas. Mais il existe, dans l'univers, des étoiles qui, lorsqu'elles brillent, sont énormes, beaucoup plus grosses que notre Soleil. Notre Soleil, lui, est trop petit, il ne deviendra jamais un trou noir. Mais il y a des étoiles qui sont bien plus grandes que le Soleil, elles ont une masse énorme. Quand elles meurent, ces étoiles s'effondrent sur elles-mêmes comme si une main de géant venait les compresser comme la boule de neige. Cette étoile morte deviendra alors un trou noir. C'est à dire que le trou noir n'est pas un trou. C'est de la matière. Et il n'est pas noir, d’ailleurs on ne sait pas quelle couleur il peut avoir. On ne sait pas si ça a du sens de parler de couleur puisque la lumière ne s'en échappe plus et que la couleur dépend de la lumière. Ce que l'on voit, c'est rien. C’est pour cette raison qu’on appelle ça un trou noir. Ce trou noir est un tout petit corps avec une matière extrêmement compacte, comme la boule de neige. Il n'y a plus rien qui s'en échappe, pas même la lumière, on ne voit plus.
Les trous noirs supermassifs
On a découvert, assez récemment, qu'au centre de toutes les galaxies, il y avait un gigantesque trou noir. On appelle ça des trous noirs supermassifs. Donc, les astrophysiciens se demandent : « Mais tous ces trous noirs, à quoi servent-ils ? Où sont-ils ? Combien sont-ils ? ». Des trous noirs, il y en a partout. Quasiment toutes les galaxies ont un trou noir supermassif en leur centre. Il y en a aussi qui se baladent sans être au centre d'une galaxie. On en a dénombré des milliers, voire des millions. Du coup, la dernière question, c'est « pourquoi ça nous intéresse ? ». On comprend que ça va structurer tout l'univers. Ils vont aider toutes les galaxies, toute la matière à s'organiser et à faire tout un tas de choses en interagissant les unes avec les autres.
Donc, à la grande question : « Comment est né l'univers ? Comment il a évolué ? » ; il est fort possible que les trous noirs y ont joué et y jouent encore un très grand rôle. C'est pour ça que c'est passionnant.
C'était Philippe Laudet, responsable du programme d'astrophysique, au CNES.
Xmm-newton | Le site du Centre national d'études spatiales (cnes.fr)
