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Interview 2/5 : la création d'un trou noir

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Un trou noir est un objet céleste dont le champ gravitationnel empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s'en échapper. Michel Casse, astrophysicien à l'institut d'Astrophysique de Paris, nous explique la formation de ces astres fascinants.

Comment se forme un trou noir ?

Parmi les trous noirs, on peut considérer qu'il y en a de différentes masses. Le trou noir stellaire, par exemple, est le résidu de l'effondrement du cœur d'une étoile massive lorsqu'elle a brûlé tous ses combustibles. Il faut donc d'abord expliquer ce qu'est une étoile. Chaque point d'une étoile est à cheval entre l'envol et la chute. La gravitation l'incite à imploser mais la pression de la chaleur tend plutôt à le dilater, et même à le faire s'évaporer. L'étoile brille parce qu'elle est chaude, car tout objet ayant une température non nulle rayonne.

Une étoile est composée de gaz incandescent, ou plutôt d'un plasma où les électrons et les noyaux des atomes sont indépendants. En son centre, se déroulent des réactions thermonucléaires qui fusionnent des noyaux, d'abord l'hydrogène puis des noyaux plus lourds issus des précédentes fusions. Lorsque l'étoile n'a plus de carburant, le cœur s'effondre et devient un trou noir. Sa gravitation est si forte que même la lumière ne peut s'en échapper. Le centre du trou noir est pour l'instant une énigme, car les équations de la physique ne s'y appliquent plus. Autour existe une région où l'espace est remplacé par le temps, et réciproquement. Tout ce qui se situe dans cette région sera irrémédiablement aspiré au centre. Par opposition, tout ce qui est à l'extérieur peut en réchapper. Cette zone sphérique s'appelle l'horizon du trou noir, il a une certaine température, ce qui le fait rayonner. Plus le trou noir est petit, plus il est chaud, plus il rayonne et moins il est durable.