L'un des premiers phénomènes prédits par la relativité générale, et qui a fortement contribué à la faire accepter, est celui de déviation de la lumièrelumière, également connu sous le nom de lentille gravitationnellelentille gravitationnelle.

© NASA, ESA, M.J. Jee and H. Ford (Johns Hopkins University) - Domaine public

© NASA, ESA, M.J. Jee and H. Ford (Johns Hopkins University) - Domaine public

Aux alentours d'un trou noirtrou noir, le phénomène de lentille gravitationnelle est extrêmement fort, toutefois ce n'est pas le plus important pour témoigner de leur existence. En effet, les trous noirs actifs entourés de grandes quantités de matièrematière sont les plus facilement observables, mais autour de ceux-ci la déviation de la lumière est difficilement mise en évidence étant donnés la présence du disque d'accrétiondisque d'accrétion et la complexité du rayonnement émis.

Illustrations d'un phénomène de lentilles gravitationnelles

Lentille gravitationnelle. © W. Couch/Nasa

Lentille gravitationnelle. © W. Couch/Nasa
Le phénomène de lentille gravitationnelle autour d'un trou noir. © K. Ratnalunga/Nasa

Le phénomène de lentille gravitationnelle autour d'un trou noir. © K. Ratnalunga/Nasa

Le décalage vers le rouge

Cependant, il existe un autre phénomène lumineux beaucoup simple à observer près d'un trou noir actif : le décalage vers le rougedécalage vers le rouge. Ce phénomène est dû au fait que le temps dans un espace-tempsespace-temps courbe est « ralenti » par le facteur :

Image du site Futura Sciences
Où vlib est la vitessevitesse de libération en ce point.

Comme l'espace-temps est de plus en plus courbe à l'approche du trou noir, cet effet y est de plus en plus important : on observe un fort décalage de la lumière vers le rouge, appelé décalage gravitationnel. On remarque par ailleurs que le facteur de ralentissement tend vers l'infini quand la vitesse de libération tend vers c, c'est-à-dire à l'approche de l'horizon du trou noir. En première approximation, on peut donc dire que l'horizon d'un trou noir actif paraît « bordé de rouge ».

Toutefois, il a déjà été dit que le rayonnement électromagnétique important des trous noirs actifs résulte de l'échauffement des gazgaz et poussières constituant le disque d'accrétion (lesquels peuvent atteindre des vitesses de près de 1/3 de la vitesse de la lumièrevitesse de la lumière). Or, ce rayonnement est avant tout émis dans les gammes X et gamma.

Le phénomène des marées

Un autre phénomène majeur à proximité des trous noirs est le phénomène de maréesmarées. Un trou noir est en effet tellement compact que la différence d'accélération gravitationnelle entre deux points peut induire une force de maréeforce de marée qui tend à étirer les objets passant à proximité de l'horizon. Une étoileétoile peut être ainsi disloquée en approchant d'un trou noir, libérant une grande quantité de gaz qui ira alimenter le disque d'accrétion. La force de marée est donnée par l'équationéquation.

Image du site Futura Sciences
Où h est la longueur radiale de l'objet considéré.