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Les trous noirs : ces astres impossibles

Georges COMTE, Astronome à l’Observatoire Astrophysique de Marseille Provence, ancien directeur de l’Observatoire de Marseille nous a parlé des trous noirs, ces astres « impossibles ».

Cette conférence a eu lieu le 1er décembre 2009

Son exposé a comporté quatre parties :

- La découverte des quasars

- L’identification des quasars par le progrès des observations

- Le modèle unifié des noyaux actifs et les trous noirs super-massifs

- Les micro quasars proches de nous
La découverte des quasars

- Dès 1940, Carl Seyfert découvrait des galaxies dont les cœurs émettaient une quantité d’énergie anormale, avec un spectre de raies d’émission larges au lieu des raies spectrales fines habituelles.

- Vers 1950-1960 la radio-astronomie progresse, en particulier avec le catalogue des radio-sources de Cambridge (dit « CCC »), et certaines galaxies semblent être des radio-sources puissantes avec de fortes émissions de rayons X.

- En 1957, avec le radio-télescope de Jodrell Bank (76 mètres de diamètre), utilisé en mode interférométrique avec une autre antenne, ces sources semblent très compactes et de petit diamètre. On les appelle « quasi stellar radio sources » : les quasars sont « nés ».
L’identification des quasars par le progrès des observations

- Les progrès de l’observation tant dans le visible qu’en infra-rouge permettent de confirmer l’existence d’objets très petits, émetteurs de fortes énergies, dans un ou plusieurs domaines du spectre (visible, infrarouge, radio, rayons X, …)
Le modèle unifié des trous noirs et les trous noirs super-massifs

Il faudra attendre la décennie 1980-1990 pour le développement d’un modèle unifié qui rende compte de l’ensemble des observations, en utilisant un concept provenant de la théorie de la Relativité Générale qui postule l’existence d’objets invisibles, les trous noirs, et en décrivant leurs manifestations (à l’extrême limite de la zone où la matière est définitivement absorbée dans le trou noir, ce qu’on appelle « le bord extrême de l’horizon des évènements »). C’est ainsi que l’on a pu regrouper sous un modèle unifié les quasars, les galaxies de Seyfert, les blazars, les radiogalaxies géantes etc., aux manifestations diverses dépendant de l’angle d’observation.

Le conférencier nous a fait une démonstration imagée de la courbure de l’espace-temps selon la relativité d’Einstein. Dans cette représentation le trou noir est une singularité. Sur les bords, il y a un disque d’accrétion (agglomération) de matière, aspirée par le trou noir, trop petit pour être observable à grande distance. Mais plus loin, existe un tore de gaz dense et relativement froid, qui est parfois visible.

La plupart des grosses galaxies possèdent en leur centre un trou noir massif qui influence l’ensemble des mouvements des étoiles qui en sont proches par son effet gravitationnel.
Les micro quasars proches de nous

L’observation du centre notre galaxie en ondes radio, rayons X et infrarouge a mis en évidence la présence d’un trou noir très massif. Sa proximité a permis d’étudier ces effets sur les étoiles du centre galactique et de déterminer sa masse. Un court film a illustré de manière spectaculaire les mouvements des étoiles dans la proximité de cet objet. Il arrive que des étoiles passent à proximité mais sans être absorbées. On observe leur révolution elliptique autour du trou noir (comme une planète autour du soleil), avec une très forte accélération quand elles sont proches du trou noir. La conférence se termine par une observation vraiment exceptionnelle. On a en effet observé des micro quasars, constitués d’un couple entre une étoile et un trou noir de petite taille.

Finalement, Mr Comte a souligné le rôle extrêmement important de ces " astres impossibles " dans le premier milliard d’années de notre univers où les trous noirs actifs étaient nettement plus nombreux qu’ils ne le sont à présent.