Description de l'image : Le trou noir est invisible, c'est un point au centre de cette image prise dans le domaine millimétrique (1.3 mm de longueur d'onde).
La partie centrale sombre qui entoure le trou noir de la galaxie M87 est l'ombre du trou noir c'est-à-dire la sphère de l'horizon des évènements.
La partie orange et jaune est du gaz ionisé qui tourne autour du trou noir. La lumière jaune plus intense du gaz ionisé est due à l'effet doppler relativiste qui fait que la lumière qui vient vers nous est plus brillante que la lumière qui s'éloigne de nous.
C'est en avril 2019 que les astrophysiciens ont dévoilé ce simple halo de lumière jaune orangé, flou et asymétrique, qui évoque un trou noir.
Crédit image : Interféromètre EHT (Event Horizon Telescope).
Un trou noir est un objet astrophysique fascinant et mystérieux qui défie notre compréhension. Sa masse est extrêmement élevée et son volume très petit, c'est un trou dans l'espace-temps, peut-être un point ! on parle de singularité.
C'est pourquoi on ne voit jamais un trou noir mais seulement les phénomènes qui apparaissent autour de lui et qui permettent de le définir.
Dans la région autour du trou noir, la vitesse d'échappement est égale à la vitesse de la lumière (Vech = c).
A partir de la vitesse d'échappement on peut calculer le rayon de cette zone, appelé l'horizon des évènements, V²ech = 2 GM/R.
Le rayon du trou noir, qui correspond à l'horizon des évènements, est proportionnel à sa masse r = 2GM/c^2 (rayon de Schwarzschild) où G est la constante gravitationnelle, M la masse du trou noir, et c la vitesse de la lumière.
Par exemple, pour un trou noir d'une masse solaire on obtient un rayon de 3 km, autrement dit, une sphère comme le Soleil qui a un rayon de 696 340 km devrait être condensé sur 3 km, pour devenir un trou noir.
L'ombre du trou noir est un phénomène prédit par la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein (1879-1955).
En raison de son intense gravitation, un trou noir empêche la lumière de s'échapper de la région sombre et sphérique qui se forme autour de lui dans l'espace-temps. Cette région représente l'ombre du trou noir. La lumière est tellement déviée par la gravité du trou noir qu'elle reste piégée dans cette zone qui nous apparait noire.
L'ombre du trou noir mesure sur cette image une semaine-lumière (environ 18,6 milliards de km). L'ombre du trou noir n'est pas le trou noir mais sa manifestation.
L'horizon des événements et l'ombre d'un trou noir sont deux concepts différents mais intimement liés car ils représentent la même région de l'espace.
- L'horizon des événements est une surface sphérique imaginaire qui marque la limite de la région de l'espace-temps où le champ gravitationnel est suffisamment intense pour empêcher toute matière ou rayonnement de s'en échapper.
- L'ombre du trou noir est le volume de l'espace qui apparaît sombre dans une image de trou noir. Cette région se situe à l'intérieur de l'horizon des événements. Dans cette zone, les rayons lumineux sont tellement courbés par l'intense gravitation, qu'ils sont dirigés vers le centre du trou noir et ne peuvent pas être observés.
En d'autres termes, la formation de l'ombre d'un trou noir est causée par l'effet de courbure de la lumière autour du trou noir.
La lumière provenant de derrière un trou noir est courbée en suivant les contours de l'espace-temps déformé. Elle est tellement courbée qu'elle ne paut atteindre un observateur distant, créant ainsi une région sombre dans le champ de vision de l'observateur.
En résumé, l'ombre du trou noir est la projection sur le fond cosmologique du disque d'accrétion du trou noir. Elle se situe à l'intérieur de l'horizon des événements. Cette ombre peut être observée indirectement à l'aide de techniques d'imagerie avancées, notamment l'imagerie par interférométrie à très longue base (VLBI) ou l'imagerie par horizon des événements (EHT).
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