Le blog d'Astronomie de Didier BARTHES

    Le numéro de décembre 2009 de la revue " Pour la Science " propose un article fort documenté sur la découverte (au moins théorique) de nouvelles étoiles : Des Etoiles Noires !

    Les couleurs, les étoiles les avaient déjà presque toutes. Dans la seule séquence principale (dite des  naines au sein de laquelle les étoiles passent la majorité de leur vie active), toute une gamme de teintes était déjà disponible en fonction de la température de surface (vers le bleu pour le plus chaud, vers le rouge et l’infrarouge pour le plus froid).

   Pour les géantes (phase de gonflement suivant le passage par la séquence principale), on parlait surtout de rouges. Pour les supergéantes de rouges ou de bleues, là aussi selon la température.

   Il y avait également les naines blanches (1), très denses résidus d’étoiles  (taille de la Terre, masse du Soleil !) se constituant après l’arrêt des réactions nucléaires. Leur surface extrèmement chaude expliquant  leur couleur.

   Il  existait même  déjà des étoiles noires, ou plutôt, dans le bestiaire des astronomes, des naines noires, sorte de résidus de naines blanches une fois ces astres refroidis par rayonnement. Ces étoiles restaient toutefois hypothétiques  puisque le temps nécessaire à leur apparition, dépasserait l’âge estimé de l’Univers. Des étoiles de demain voir d'après demain en quelque sorte !

   Ces nouvelles étoiles noires dont l'appellation semble toute droite sortie  d'un film de science ficition sont tout autre chose.
   On sait que les étoiles massives, lors de l’effondrement final de leur cœur  (effondrement donnant souvent lieu à une supernova) se transformeraient soit en étoiles à neutrons (sortes de noyaux atomiques géants hyper denses à l’origine  des pulsars) soit en trous noir (3)

   Les chercheurs ont mis en évidence un phénomène de nature quantique lié à la polarisation du vide qui viendrait bloquer partiellement ce dernier phénomène et conduirait à la création d’un astre différent.

   Cette polarisation induirait une force répulsive qui viendrait contrecarrer la gravitation et éviterait cette sorte d’effondrement infini que constitue la naissance d’un trou noir.

    L’étoile noire est très différente du trou noir, si sa compacité, comme pour ce dernier empêche bien l'émission de tout rayonnement (3), c'est même ce qui justifie son nom,  il s'agit d'un astre véritable et matériellement tangible.
    Le trou noir n’est pas un objet que l’on pourrait toucher ou dont nous pourrions extraire de la matière, c’est plutôt une zone de l’espace temps échappant à notre univers tant la gravité a courbé sa géométrie. Sa surface n’est qu’une frontière, elle n’a rien de palpable.

    A l’inverse, l’étoile noire est un objet bien matériel avec une surface réelle.

   Les auteurs notent que c’est une nouvelle façon pour la nature de repousser  et d'éviter l’effondrement jusqu’au bien mystérieux stade de trou noir.  Mystérieux car le concept même de trou noir conduit parfois à envisager des infinis (une densité infinie de matière au centre même de l'astre par exemple). Chacun sait que si le mathématicien peut apprivoiser l'infini, le physicien le redoute. Comme la nature, il a horreur des singularités (4).

(1) Naine n’a pas ici le sens d’appartenance à la séquence principale mais bien la signification plus intuitive d’astres très petits.

(2) Selon la masse restante disponible, selon certaines estimations la frontière se situerait environ à trois masses solaires soit 6.10 ³⁰ kg

(3) Hors rayonnement quantique dit de Hawking, mais celui ci provient en réalité de la surface de l'astre et non de l’intérieur de l’horizon des événements’ qui reste absolument caché pour les trous noirs. 

(4) Les astronomes appellent singularité le coeur des trous noirs. L'apparition d'infinis fait sortir du domaine de ce qui  est représentable, voir concevable par la physique.

Pour la Science, décembre 2009 numéro 386, pages 60 à 67.

Auteurs : Carlos Barcelo, Stefano Liberati, Sebastiano Sonego et Matt Visser.