L’Étoile Trou Noir : L’Objet Le Plus Puissant De L’Univers

Imagine un être si puissant qu’il pourrait aspirer des galaxies entières, si mystérieux qu’il serait invisible à l’œil nu, et si impressionnant qu’il pourrait plier l’étoffe même de l’espace et du temps. Je te présente ma mère. Mais non, je plaisante ! Il s’agit en réalité de l’ultime super-héros de notre univers : l’étoile trou noir ! Mais qu’est-ce que c’est, exactement ? Nous allons voir ça. L’univers est rempli de merveilles, et cette étoile est l’une des plus impressionnantes d’entre elles.

Sa force supermassive est capable de bousculer les lois de la physique — une véritable énigme que les scientifiques doivent encore élucider. Pas étonnant qu’elle fascine les auteurs de science-fiction ! Une étoile trou noir, ou “quasi-étoile”, est une étoile hypothétique extrêmement massive et lumineuse qui pourrait avoir existé au commencements de l’univers. Selon nos calculs, elle brillait autant qu’une petite galaxie... Mais contrairement aux étoiles modernes, elle n’était pas alimentée par la fusion nucléaire.

Son énergie provenait de la matière que le TROU NOIR qu’elle possédait en son cœur aspirait. Eh oui ! Tout comme un trou noir normal, ces étoiles avaient le pouvoir d’aspirer tout ce qui s’en approchait : des étoiles, de la poussière et même des galaxies ! Mais comment est-il possible qu’une étoile naisse d’un trou noir ? Et comment pouvaient-ils coexister ? Voyons d’abord comment naissent les trous noirs en général. Tout commence par une étoile supermassive, c’est-à-dire une étoile faisant plusieurs fois la masse de notre Soleil. Cette étoile géante brûle intensément, et brille de la lumière d’un million de soleils. Hélas, elle finit par manquer de carburant. À la fin de sa vie, elle émet un énorme “boom”. Une puissante explosion capable d’éclipser une galaxie entière. Ce type d’explosion porte le nom de supernova.

Lors de ce “boom”, les couches extérieures de l’étoile partent dans tous les sens, tandis que le noyau se voit écrasé par sa propre gravité. Si le noyau est suffisamment lourd, il continuera à s’effondrer jusqu’à devenir un trou noir. Et celui-ci, par conséquent, naîtra. Et non, il n’a pas besoin de couches... Ce monstre cosmique grandira à partir de maintenant en avalant tout ce qui s’approche de lui. C’est en gros ce qui se passe actuellement dans notre univers avec les étoiles supermassives. Mais les quasi-étoiles dans tout ça ?

La formation d’une quasi-étoile n’a pu avoir lieu qu’au début du développement de notre univers, avant que l’hydrogène et l’hélium ne se fassent contaminer par des éléments plus lourds. Pour cette raison, les quasi-étodiles présentent une caractéristique importante. Elles sont gigantesques — si énormes qu’il est littéralement impossible de les imaginer. Il est possible qu’elles aient été plus grandes que les plus grandes étoiles modernes connues, comme VY Canis Majoris et Stephenson 2-18.

Pas étonnant qu’elles soient si effrayantes ! Elles naissaient de protoétoiles — qui étaient parmi les premières étoiles de l’univers, les arrière-arrière-grands-pères de... eh bien... tout ! Imagine maintenant une protoétoile si massive que son cœur finisse par s’effondrer en un trou noir, comme nous l’avons décrit précédemment... Mais la différence essentielle, c’est que lors d’une supernova classique, les couches extérieures de l’étoile sont emportées par toute l’énergie libérée. En revanche, avec une quasi-étoile, ces couches extérieures ont une masse suffisante pour absorber cette énergie et rester en place. Qu’obtient-on au final ? Une étoile avec, en son cœur, un trou noir pesant entre 1000 et 10 000 masses solaires ! Cette quasi-étoile est environ 14 000 fois plus grande que notre Soleil — c’est la plus grosse étoile que nous connaissions à ce jour. Ces titans célestes ont des propriétés assez folles.

Lorsqu’un trou noir se formait au centre d’une protoétoile, elle se mettait à dégager des tonnes d’énergie. Cette énergie contribuait à équilibrer sa force de gravité, comme avec les étoiles à fusion nucléaire. Elle devenait alors si lumineuse qu’elle ressemblait à une petite galaxie ! Ces étoiles avaient une durée de vie assez courte, de l’ordre de 7 millions d’années. (À titre de comparaison, notre Soleil a environ 4,5 milliards d’années — et il n’en est qu’à la moitié de sa vie !). Au cours de cette brève période, le trou noir atteignait une taille située entre 1000 et 10 000 fois celle de notre soleil.

On pense aussi que les quasi-étoiles étaient très chaudes, avec des températures dépassant les 9700°C. Mais en vieillissant, elles commençaient à se refroidir et leurs couches extérieures devenaient transparentes. Finalement, leur température n’était plus que d’environ 3800 °C . À ce moment, c’en était fini de nos quasi-étoiles. Elles ne pouvaient pas survivre à cette température. Elles se dissipaient donc, laissant derrière elles des trous noirs de masse intermédiaire.

Malheureusement, à l’heure actuelle, il n’existe aucune preuve concrète de l’existence de ces quasi-étoiles. Elles auraient seulement existé il y a très très longtemps. Peut-être s’agissait-il d’étoiles dites de Population 3, qui sont extrêmement rares et difficiles à détecter. Et il est très peu probable qu’elles existent encore aujourd’hui en raison de leur durée de vie très brève. 7 millions d’années, c’es court. Alors pourquoi les scientifiques croient-ils à l’existence de ces quasi-étoiles ? Parce qu’ils cherchent à expliquer comment des trous noirs supermassifs ont pu se former si tôt dans l’histoire de l’univers. On les trouve au centre de la plupart des galaxies. Mais comment ces monstres se sont-ils développé si rapidement ? Après tout, il faut énormément de temps pour qu’un petit trou noir se transforme en un trou noir supermassif.

C’est de là que vient l’idée des quasi-étoiles. Ces étoiles ne sont pas simplement des titans destructeurs. Elles sont les championnes de la gravité. Elles peuvent plier et déformer n’importe quoi à leur guise. Voilà pourquoi, si elles ont réellement existé, on pense qu’elles ont joué un rôle crucial dans l’évolution des galaxies. Elles auraient contribué à façonner l’univers tel que nous le connaissons. Les trous noirs de taille intermédiaire qu’elles ont laissés derrière elles seraient finalement devenus les trous noirs supermassifs qui sont au centre des galaxies.

Mais nous n’avons pas encore résolu ce mystère cosmique. La détection des étoiles trou noir s’apparentent à la recherche d’une aiguille dans une botte de foin. Sauf qu’au lieu d’une aiguille, il s’agit d’un objet invisible et mystérieux, et qu’au lieu d’une botte de foin, il s’agit de la vaste étendue de l’espace. A l’aide d’une technologie assez avancée et de beaucoup de matière grise, nos scientifiques tentent cependant de trouver des réponses.

Voici quelques éléments qui peuvent nous aider. Tout d’abord, les ondes gravitationnelles. Ce sont des sortes d’ondulations dans l’étoffe de l’espace-temps causées par le mouvement d’objets massifs. Albert Einstein les a prédites au XXe siècle, mais elles n’ont été détectées qu’en 2015, alors que des scientifiques observaient une collision entre deux trous noirs. Cette découverte nous a appris que les trous noirs peuvent fusionner et qu’ils constituent une source puissante d’ondes gravitationnelles.

Les scientifiques pensent qu’en étudiant ces ondes, ils pourront en savoir plus sur la formation et la croissance des trous noirs. Nous pouvons aussi essayer de détecter les quasi-étoiles en observant les effets de leur gravité sur leur voisinage. C’est un peu comme quand on essaye de trouver un criminel en examinant des empreintes digitales. Si par exemple un trou noir se trouve à proximité d’une étoile, nous pourrons observer la lumière de celle-ci se déformer.

Bien sûr, nous pouvons utiliser nos technologies — les télescopes à rayons X ou à infrarouge, les radiotélescopes... Cela nous permet d’étudier les trous noirs de différentes manières et à différents stades de leur vie. Nous travaillons donc d’arrache-pied pour découvrir ce qui se cache derrières ces géants célestes. Nous développons en permanence de nouveaux télescopes à la recherche des trous noirs primordiaux, et nous essayons de comprendre ce qui lie les étoiles trous noirs à la matière noire. Cela nous mène à des découvertes assez incroyables, comme avec les ondes gravitationnelles ! Nous espérons ainsi un jour percer le mystère des quasi-étoiles. Lorsque nous aurons découvert la vérité, nous aurons tourné une nouvelle page de notre histoire scientifique.