Trou noir
Un trou noir est un objet astrophysique dont la relativité générale dit qu'il est provoqué par une masse suffisamment concentrée pour qu'elle ne cesse de s'effondrer sur elle-même du fait de sa propre gravitation, arrivant même à se concentrer en un point appelé singularité gravitationnelle. Les effets de la concentration de cette masse permettent de définir une sphère, appelée "l'horizon des évènements du trou noir", dont aucun rayonnement et aucune matière ne peut s’échapper. En effet, sa masse est telle, que même la lumière et ses photons ne peut échapper à son attraction gravitationnelle et parvenir à notre rétine (ou tout appareil d'observation). La vitesse de libération d'un trou noir n'étant pas atteignable par la lumière dont la vitesse est une constante physique indépassable, on convient qu'il est impossible d'échapper à l'attraction gravitationnelle d'un trou noir. Cette sphère est centrée sur la singularité et son rayon ne dépend que de la masse centrale ; elle représente en quelque sorte l’extension spatiale du trou noir. À proximité de cette sphère, les effets gravitationnels sont observables et extrêmes.
Une brève histoire du temps
L’un des défis de la physique théorique contemporaine est de parvenir à élaborer une « Théorie de grande unification » ("Grand Unified Theory", GUT), à savoir un modèle qui puisse décrire de manière unifiée et cohérente l’électromagnétisme, l’interaction nucléaire faible et l’interaction nucléaire forte, sous la forme d’une seule force fondamentale. L’unification au sein d’un même modèle théorique d’une GUT et de la dernière force fondamentale, la gravitation, serait une « théorie du Tout » ("Theory of Everything", TOE) ; l’idée étant que l’édification d’une GUT ouvrirait la voie vers une TOE. Un trou noir est un objet céleste si compact que l'intensité de son champ gravitationnel empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper. Il est noir dans le sens où il n’émet ni ne réfléchit aucune lumière pour l’observateur lointain, ce qui le rend littéralement invisible. Les trous noirs sont des étoiles qui se sont effondrées sur elles-mêmes en un point, une singularité, et dont la gravité est si forte qu’elle aspire tout ce qui se trouve dans son champ gravitationnel, y compris, donc, les rayonnements lumineux. Seules les étoiles très massives, dont la masse est au moins égale à une fois et demi celle du Soleil, comme les supergéantes, sont suffisamment grandes pour devenir des trous noirs. Cette masse critique est appelée « limite de Chandrasekhar », du nom du scientifique indien à l’origine de cette découverte. En dessous de cette limite, l’étoile qui s’effondre ne devient pas un trou noir, mais un type différent d’étoile, plus petite. La frontière d’un trou noir est nommée « horizon des événements ». Un objet situé à l’intérieur de l’horizon des événements ne s’échappera jamais du trou noir.