Taille du plus grand trou noir

Les plus grands objets dans l'Univers sont

Les trous noirs.

Contrairement aux planètes ou aux étoiles, ils

N'ont pas de limite de taille et peuvent croître à l'infini.

Cependant, des évènements spécifiques doivent se produire pour créer différents types de trous noirs, des plus petits aux plus grands de l'Univers. Alors, comment se développent les trous noirs et quelle est la taille du plus grand d'entre eux?  Pour l'instant, cherchons le plus grand objet dans l'Univers. Commençons vraiment, vraiment petit. Les trous noirs primordiaux, le plus petit type de trous noirs, existent peut-être. S'ils existent, ce sont probablement les objets les plus anciens de l'Univers, même plus vieux que les atomes. Ils se seraient formés juste après le Big Bang, lorsque l'Univers était si dense en énergie dévastatrice, que n'importe quelle petite poche légèrement plus dense que ses voisines pouvaient produire un trou noir. Le plus petit trou noir primordial qui pourrait encore exister serait d'environ un billion de kilos, la masse d'une grande montagne. Pourtant, il ne serait pas plus gros qu'un proton.

Un trou noir primordial avec la masse de la Terre serait à peine plus gros qu'une pièce de monnaie. Cela les rend très difficiles à trouver, nous n'en avons donc pas encore observé. S'ils existent, ils pourraient même être la mystérieuse matière noire qui maintient les galaxies ensemble. Passons aux types de trous noirs qui existent avec certitude: les trous noirs stellaires. Pour faire un trou noir, il faut compresser suffisamment de matière pour qu'elle s'effondre sur elle-même. Après cela, plus nous lui lançons de masse, plus il devient gros. Dans l'Univers présent, seuls les événements cosmiques les plus violents peuvent créer les conditions nécessaires, comme la fusion d'étoiles à neutrons, ou l'effondrement du noyau d'une étoile très massive en supernova. Pour avoir une unité avec laquelle travailler ici, nous utiliserons la masse du Soleil, environ 2 millions de milliards de milliards de kilos. Le plus petit trou noir connu a 2,7 fois la masse du soleil, ce qui correspond à une sphère d'environ 16 km de diamètre assez grande pour couvrir Paris. Un autre trou noir peu massif est le compagnon de V723 Mon, une géante rouge.

Cette étoile est 24 fois plus grosse que le Soleil: 30 millions de kilomètres de diamètre. Pourtant, elle tourne autour d'un petit trou noir d'à peine 17,2 km de large. Cette petite chose tyrannisant l'étoile est tellement plus petite, qu'elle n'apparaît pas sur une image comparative. L'un des plus grands trous noirs stellaires connus est M33 X-7. Il passe actuellement son temps à grignoter une géante bleue de 70 masses solaires. Alors que toute cette matière volée tourbillonne vers le trou noir, comme de l'eau qui coule dans un égout, la friction la chauffe suffisamment pour briller 500 000 fois plus que le Soleil ! Et X-7 n'est "que" 15,65 plus massif que ce dernier, pour une largeur de 92km, juste assez grand pour projeter une ombre sur la Corse. Pour devenir beaucoup plus gros, les trous noirs doivent dévorer beaucoup d'étoiles, ou mieux, fusionner les uns avec les autres. Les instruments qui permettent de détecter ces fusions sont très récents, nous découvrons donc actuellement beaucoup de choses passionnantes, tels que deux trous noirs massifs détectés dans une galaxie à 17 milliards d'années-lumière. Alors qu'ils tournaient violemment l'un autour de l'autre, ces deux trous noirs libéraient plus d'énergie sous forme d'ondes gravitationnelles que la lumière combinée de toutes les étoiles de la Voie lactée en 4400 ans. Le nouveau trou noir qu'ils ont formé a à peu près la taille de l'Allemagne et équivaut à 142 masses solaires.

Nous atteignons à présent un curieux écart de taille. Il y a beaucoup de trous noirs ayant jusqu'à 150 masses solaires. Et puis plus rien, jusqu'à tomber soudainement sur des trous noirs des millions de fois plus massifs. Ceci est un peu déroutant, car nous supposons que les trous noirs grandissent constamment. Mais pour les trous noirs les plus massifs, ce processus n'est pas assez rapide pour expliquer leur existence aujourd'hui.

L'Univers n'est pas assez vieux pour que

Ces trous noirs supermassifs se soient formés en mangeant des étoiles et en fusionnant les uns avec les autres.

Quelque chose d'autre a dû se passer. Pour expliquer l'existence des plus grands trous noirs de l'Univers, nous pourrions avoir besoin des plus grandes étoiles qui aient jamais existé: les Quasi-étoiles. Pour avoir une idée de grandeur, comparons-les aux plus grandes étoiles qui existent aujourd'hui. Notre Soleil est comme un grain de sable à côté d'elles.

Nous ne savons pas si les Quasi-étoiles ont réellement existé, mais c'est un concept intéressant lorsqu'il s'agit de surcharger le développement des trous noirs. L'idée est que la matière dans l'Univers primitif était si dense que les Quasi-étoiles pouvaient atteindre des milliers de fois la masse du Soleil. Leur noyau aurait pu être écrasé sous leur propre poids, au point de s'effondrer dans des trous noirs, alors qu'elles étaient encore en train de se former. Contrairement aux étoiles d'aujourd'hui qui se détruiraient dans le processus, à l'intérieur des quasi-étoiles, un équilibre mortel pouvait émerger. La gravité a compressé l'étoile supermassive, alimentant le trou noir et chauffant la matière y tombant à un degré tel, que la pression de rayonnement a maintenu l'étoile stable. Ainsi, ces trous noirs à croissance rapide pourraient avoir consommé la Quasi-étoile pendant des millions d'années pour devenir bien plus gros que n'importe quel trou noir stellaire actuel. Des trous noirs des milliers de fois la masse du Soleil et plus larges que la Terre. Ces trous noirs pourraient être devenus les graines de trous noirs supermassifs. À présent, passons aux rois de notre Univers, les plus gros corps qui existent. Le centre de la plupart des galaxies contient un trou noir supermassif, et il est monstrueux.

Dans la Voie lactée, nous avons Sagittarius A*, un trou noir supermassif d'environ 4 millions de masses solaires, qui est calme, serein et qui fait son job. Nous savons qu'il se trouve là, parce que nous pouvons voir des étoiles tourner autour d'un endroit apparemment vide. Malgré sa masse incroyable, son rayon n'est que 17 fois supérieur au Soleil. Il est plus petit que la plupart des étoiles géantes, mais des millions de fois plus massif. Parce que ces trous noirs sont si massifs et situés au centre des galaxies, beaucoup les imaginent un peu comme le Soleil et le système solaire. Une ancre qui rassemble tout objet autour d'elle et le force à orbiter. Mais c'est une idée fausse. Alors que le Soleil représente 99,86% de toute la masse du système solaire, les trous noirs supermassifs ne représentent généralement que 0,001% de la masse de leur galaxie. Les milliards d'étoiles dans les galaxies ne sont pas gravitationnellement liées à eux, c'est plutôt l'effet gravitationnel de la matière noire qui les maintient ensemble. De nombreux trous noirs supermassifs ne sont pas de doux géants, surtout lorsqu'ils se nourrissent des nuages ​​massifs de leur galaxie.

Celui au centre de la galaxie BL Lacertae dévore tellement de matière qu'il produit des jets de plasma accélérés à presque la vitesse de la lumière. Si la Terre était en orbite autour de cet énorme corps, il semblerait 115 fois plus grand que le Soleil dans le ciel… et nous serions brûlés en quelques secondes par son disque d'accroissement ardent. À ce stade, les trous noirs deviennent si gros que les étoiles semblent ridiculement petites à côté d'eux. La galaxie Cygnus A a un trou noir supermassif de 2,5 milliards de masses solaires et 14,7 milliards de km de large. S'il prenait la place de du Soleil, il engloutirait toutes les planètes et s'étendrait à mi-chemin jusqu'à la lisière de notre système solaire. Il dévore tellement de masse et de matière qu'il transforme son disque en une sorte d'entonnoir magnétique, crachant du gaz en forme d'énormes lobes radio dominant la galaxie, d'un demi-million d'années-lumière de diamètre. Cela représente 2,5 fois la Voie lactée en largeur. Un autre trou noir supermassif plutôt grand se trouve dans la galaxie Messier 87. Avec 6,5 milliards de masses solaires, il a été le premier trou noir dont nous avons eu une vraie photo, ou plutôt une image de gaz incandescent autour d'une ombre menaçante.

Cette sphère de ténèbres est si grande

Qu'elle couvre tout notre système solaire.

Et pourtant, il y a un ordre

De grandeur encore au-dessus de ce genre d'objets les trous noirs ultramassifs.

Nous abordons maintenant les trous noirs les plus massifs, peut-être les plus grands corps uniques qui n'existeront jamais. Ces trous noirs ont tellement mangé qu'ils ont atteint des dizaines de milliards de masses solaires, leur gravité étant le moteur d'un "quasar", un disque d'accrétion brillant plus fort que des milliers de galaxies pleines d'étoiles. Ils sont si massifs qu'ils méritent un titre: les trous noirs ultramassifs. Le trou noir ultramassif au centre de la galaxie OJ 287 est 18 milliards de fois plus gros que le Soleil. Il est si grand qu'il a un trou noir supermassif, près de quarante fois plus grand que Sagittaire A*, en orbite autour de lui! Cette chose défie l'imagination et est vraiment difficile à comparer à quoi que ce soit. Il peut accueillir confortablement trois systèmes solaires côte à côte en son sein. Mettons fin à cette compétition insensée et parlons du roi des rois. TON 618, un trou noir que nous pouvons observer en train de consommer des quantités astronomiques de matière, brille de l'éclat de cent mille milliards d'étoiles, et est visible à 18 milliards d'années-lumière. Il a une masse incroyable de 66 milliards de fois celle du Soleil.

Il est si gros qu'il faudrait à la lumière une semaine pour atteindre la singularité après avoir franchi l'horizon des événements. Environ 11 systèmes solaires pourraient s'y installer côte à côte. C'est peut-être le plus grand corps de l'Univers. Mais en réalité, il est probablement encore plus grand. Puisque TON 618 est si loin, nous voyons seulement à quoi il ressemblait il y a 10 milliards d'années. Dans tous les cas, les trous noirs sont effrayants, mystérieux et gigantesques. Ils seront là après que tout le reste soit mort, et deviendront de plus en plus gros. Ok, reprenons depuis le début. Du plus petit trou noir possible, jusqu'au plus grand. Essayons quelque chose de nouveau aujourd'hui, appelons-le "les coulisses des mensonges" un "behind the scenes" sur les inexactitudes nécessaires dans cette vidéo, car il n'est vraiment pas possible de classer les trous noirs comme des cartes à collectionner.