Les trous noirs sont des points dans l’espace avec tellement d’attraction gravitationnelle que même la lumière ne peut s’en échapper. Le point de non-retour autour d’un trou noir est appelé son horizon des événements. Les trous noirs se forment soit lorsqu’une étoile de plus de 20 masses solaires s’effondre, soit lorsque tout le noyau d’une galaxie s’effondre. Les trous noirs de l’effondrement des galaxies libèrent d’énormes quantités d’énergie qui peuvent être observées à des milliards d’années-lumière. Cette énergie provient du frottement de la matière tombante contre elle-même — aucun rayonnement ne peut émaner du trou noir lui-même.
Les trous noirs sont parmi les phénomènes astrophysiques les plus intrigants de l’univers. Ils ont captivé l’imagination du public et consacré l’étude de nombreux physiciens célèbres, dont Albert Einstein et Stephen Hawking. Les trous noirs sont intéressants du point de vue des physiciens car ils ne peuvent être caractérisés de manière exhaustive que par trois valeurs : leur masse, leur rotation et leur charge. Des théories légèrement différentes sont utilisées pour décrire le comportement des trous noirs qui sont en rotation contre non en rotation, chargés contre neutre.
La plus grande distinction entre les trous noirs n’est pas leur rotation ou leur charge, mais leur masse. Les trous noirs connus se regroupent autour de deux niveaux de masse : les trous noirs de masse stellaire, allant de 1.5 à 14 masses solaires, et les trous noirs supermassifs, avec des millions ou des milliards de masses solaires. Des trous noirs stellaires sont créés chaque fois qu’une étoile de plus de 20 masses solaires épuise tout son combustible nucléaire et s’effondre.
Les trous noirs supermassifs se sont probablement formés il y a des milliards d’années, au début de l’histoire de l’univers, et existent toujours aujourd’hui. On pense actuellement que chaque galaxie a un trou noir supermassif en son centre, et au moins 30 sont soupçonnés d’avoir été observés. La plupart des astronomes pensent que le Sagittaire A*, une zone de la taille du système solaire contenant 2.6 millions de masses solaires, est le trou noir supermassif de la Voie lactée.
Il existe deux catégories supplémentaires de trous noirs qui peuvent exister. Le premier est celui des trous noirs intermédiaires, avec des masses comprises entre 14 et des millions de masses solaires. Les sources de rayons X ultra-lumineuses, sources soutenues de rayons X dans d’autres galaxies, sont peut-être des trous noirs de masse intermédiaire en train d’accréter de la matière. S’il s’agit bien de trous noirs de masse intermédiaire, ils ont une masse voisine de cent mille masses solaires. Certains astronomes ont également observé un objet près du centre de notre galaxie, théorisé comme un trou noir de masse intermédiaire avec 1,300 XNUMX masses solaires.
Le deuxième type de trou noir non confirmé serait les micro-trous noirs, qui seraient créés soit dans des accélérateurs de particules, soit par le Big Bang. Aucun n’a encore été observé, bien que certains astrophysiciens soupçonnent leur existence et conçoivent des télescopes pour les rechercher.