1. Détéction par Rayonnement
a. Trou noir en rotation et rayonnement élèctromagnétique
Nous avons vu précédemment que l’incurvation des rayonnements électromagnétiques due au champ gravitationnel était accentuée par la rotation d’un corps. Dans le cas du trou noir de Kerr, ce phénomène est mis en évidence de manière nette. Les schémas suivants montrent le trajet des photons en fonction de la rotation du trou noir, respectivement sans rotation, avec une faible rotation et enfin avec une rotation forte (ordre de gauche à droite). On remarquera que le décalage vers le violet du spectre est dû à une perte d’énergie du rayonnement.
b. Le disque d'accrétion, une aubaine pour les scientifiques
La matière tombant du disque d’accrétion dans le trou noir perd de l’énergie sous forme de rayonnement électromagnétique dans le domaine X. Ce rayonnement est provoqué par l’accélération de la matière lors de la chute vers l’horizon des évènements. Pour détecter ces rayons X, les scientifiques utilisent des télescopes pouvant détecter les fréquences hors lumière visible.
L’image suivante expose le rayonnement du disque d’accrétion en fausses couleurs. On notera qu’est également observable sur cette vue d’artiste l’effet « seeing-is-beliving » (ou effet St Thomas) qui fait intervenir le phénomène de lentille évoqué ci avant: on peut capter des rayonnements provenant de derrière le trou noir lui-même.
c. Détéction par rayonnement
d. Quasars
Les quasars (quasi stars) mettent en évidence la présence de trous noirs galactiques. En effet, de par leur luminosité exceptionnelle, due aux effets de dislocation au niveau du disque d’accrétion, ils produisent un rayonnement extraordinairement intense. Ces objets sont observables dans un espace très vaste. L’existence de ces derniers est resté pendant très longtemps hypothétique ; aujourd’hui, leur existence est confirmée par photographies, comme exposé ci-dessous.
Ce quasar est amplifié par l’effet de lentille gravitationnelle d’une galaxie au centre de l’image (point rouge). On observe ainsi sur cette photographie (IMAGE OPTIQUE DU QUASAR RXJ1131-1231) quatre images du même quasar (points lumineux autours du cercle formé par la lentille gravitationnelle).
2. Sursaut gamma et trous noirs
Un sursaut gamma est un effluve de photons à basses fréquences qui apparaît de manière non périodique dans le ciel. Aisément repérables de par leur grande luminosité, ces sursauts sont restés jusqu’à peu une question problématique pour les scientifiques. Pendant plus de 30 ans, ces derniers ne savaient pas ce qui les produisait. Grâce au satellite Swift, ces énigmes cosmiques sont enfin identifiées et expliquées. Leurs causes sont les suivantes :
- Absorption d’une étoile à neutrons par un trou noir.
- Collision entre deux étoile à neutrons qui fusionnent en trou noir.
- Implosion d’une supernova en trou noir.
La vidéo suivante présente la formation d’un sursaut gamma au niveau d’un trou noir galactique.
3. Détéction par émission de matière
a. Les jets de plasma
Les jets de plasma résultent de l’éjection de matière à haute température par la formation de puissants champs magnétiques dus à la rotation du disque d’accrétion. L’origine de cette matière est double : la première hypothèse est qu’il s’agit de particules provenant du disque d’accrétion lui-même ; la seconde proposition est qu’elle est d’origine interne à l’horizon des évènements : dans le cas d’un trou noir chargé ou en rotation, la matière piégée entre les horizons peut être happée par les forces magnétiques et sortir littéralement du trou noir. Notons que cette expulsion plasmatique est canalisée de manière orthogonale au plan du disque d’accrétion.
b. Les jets de plasma et champs magnétiques
Notons que cette expulsion plasmatique est canalisée de manière orthogonale au plan du disque d’accrétion, celui-ci produisant un puissant champ magnétique dont les lignes de force lui sont perpendiculaires.
4. Experiances et simulations: mieu comprendre les trous noirs
Les simulations permettent aux scientifiques d’en apprendre davantage au sujet de ces objets célestes. Ils utilisent pour ce faire des simulations par ordinateurs ; de plus, certains développements de la théorie des cordes prévoient qu’il serait possible de créer des trous noirs dans le futur collisionneur du CNRS. Bien que ces expérimentations soient déjà possibles au États-unis, l’opinion publique, par la voix de la Cour Suprême, a interdit ce genre d’expérience. D’autre part, les physiciens proposent d’étudier les « trous noirs acoustiques », caractérisés par l’utilisation du son pour remplacer les ondes électromagnétiques.
4. Technologie actuelle de repérage
Les astronauticiens utilisent des télescopes extrêmement puissants et à la tête de la technologie mondiale. Ainsi, des satellites tels Hubble, Swift ou Chandra (spécialisé dans la détection des trous noirs) sont placés en orbite afin de complémenter les observations terrestres : les VLT (Very Large Telescops) représentent un ensemble d’appareils capables de se synchroniser et de former un télescope géant ayant l’équivalent d’un miroir de plusieurs centaines de mètres de diamètre.
