Comment trouve-t-on les trous noirs?

Les trous noirs ont tellement de gravité que même la lumière ne peut leur échapper . Si nous ne pouvons pas les voir et absorber tous les rayons électromagnétiques, alors comment pouvons-nous les trouver?

Pour ajouter à la réponse de John Conde. Selon la page Web de la NASA "Black Holes" , la détection des trous noirs ne peut évidemment pas être effectuée par la détection de toute forme de rayonnement électromagnétique provenant directement de celle-ci (par conséquent, ne peut pas être "vue").

Le trou noir est déduit en observant l'interaction avec la matière environnante, à partir de la page Web:

Nous pouvons toutefois en déduire la présence de trous noirs et les étudier en détectant leur effet sur d'autres matières à proximité.

Cela inclut également la détection des rayons X émis par les matières qui accélèrent vers le trou noir. Bien que cela semble contredire mon premier paragraphe - il convient de noter que cela ne vient pas directement du trou noir, mais de l'interaction avec la matière qui l'accélère.

Il y a beaucoup de façons de faire cela.

Lentilles gravitationnelles

C'est de loin le plus connu. Cela a été mentionné par les autres, mais je vais en parler.

La lumière provenant de corps éloignés peut être pliée par la gravité, créant ainsi un effet de lentille. Cela peut entraîner des images multiples ou déformées de l'objet (des images multiples donnent lieu à des anneaux et des croix d'Einstein ).

Donc, si nous observons un effet de lentille dans une région où il n'y a pas de corps massif visible, il y a probablement un trou noir à cet endroit. L’alternative est que nous scrutons le «halo» de matière noire qui entoure (et s'étend dépassé) les composants lumineux de chaque galaxie et de chaque grappe de galaxies ( voir: Bullet Cluster ). Sur des échelles suffisamment petites (c'est-à-dire - les régions centrales des galaxies), ce n'est pas vraiment un problème.

(Ceci est l'impression d'un artiste d'une galaxie passant derrière un BH)

Ondes gravitationnelles

Les trous noirs en rotation et autres systèmes dynamiques impliquant des trous noirs émettent des ondes gravitationnelles. Des projets tels que LIGO (et éventuellement LISA ) sont capables de détecter ces ondes. Un candidat majeur d'intérêt pour LIGO / VIRGO / LISA est la collision éventuelle d'un système de trou noir binaire.

Redshift

Parfois, nous avons un trou noir dans un système binaire avec une étoile. Dans un tel cas, l’étoile gravitera autour du barycenter commun.

Si nous observons l’étoile avec soin, sa lumière sera redshiftée lorsqu’elle s’éloigne de nous et blueshiftée lorsqu’elle s’approche de nous. La variation du décalage vers le rouge suggère une rotation et, en l'absence d'un second corps visible, nous pouvons généralement en conclure qu'il existe un trou noir ou une étoile à neutrons.

Propositions de Salpeter-Zel'dovitch / Zel'dovitch-Novikov

Passant à un peu d'histoire ici, Salpeter et Zel'dovitch ont proposé indépendamment que nous puissions identifier les trous noirs à partir des ondes de choc dans les nuages ​​de gaz. Si un trou noir passe dans un nuage de gaz, les gaz du nuage seront forcés de s'accélérer. Cela émettra des radiations (rayons X principalement) que nous pourrons mesurer.

La proposition de Zel'dovitch-Novikov, qui examine les trous noirs dans un système binaire avec une étoile, constitue une amélioration. Une partie des vents solaires de l'étoile sera aspirée dans le trou noir. Cette accélération anormale des vents entraînera à nouveau des ondes de choc aux rayons X.

Cette méthode (plus ou moins) a conduit à la découverte de Cyg X-1

Gyroscopes cosmiques

Cyg A en est un exemple. Les trous noirs tournants agissent comme des gyroscopes cosmiques: ils ne changent pas facilement d’orientation.

Dans l'image radiophonique suivante de Cyg A, nous voyons ces faibles jets de gaz émanant de la tache centrale:

Ces jets ont des centaines de milliers d'années-lumière, mais ils sont très droits. Discontinu, mais droit. Quel que soit l'objet qui se trouve au centre, il doit pouvoir conserver son orientation très longtemps.

Cet objet est un trou noir en rotation.

Quasars

On pense que la plupart des quasars sont alimentés par des trous noirs. Beaucoup (sinon la totalité) des explications possibles de leur comportement impliquent des trous noirs avec des disques d'accrétion, par exemple le processus de Blandford-Znajek .

Un trou noir peut également être détecté par la façon dont il plie la lumière lorsque divers corps se déplacent derrière lui. Ce phénomène s'appelle la lentille gravitationnelle et constitue la prédiction la plus étonnante de la théorie de la relativité générale d'Einstein.

Cette image représente la géométrie de la lentille gravitationnelle. La lumière des objets de fond lumineux est pliée à cause de la déformation de l'espace-temps en présence de masse (ici, le point rouge pourrait être le trou noir en question):

Les astronomes ont découvert l'existence d'un trou noir super-massif au centre de notre propre galaxie de la Voie Lactée, baptisée Sagittarius A * .

Sur une période de dix ans, les trajectoires d'un petit groupe d'étoiles ont été suivies et la seule explication de leur mouvement rapide est l'existence d'un objet très compact d'une masse d'environ 4 millions de soleils. Compte tenu des échelles de masse et de distance impliquées, la conclusion est qu'il doit s'agir d'un trou noir.

Une façon est de suivre Gamma Ray Bursts . Lorsqu'un trou noir se nourrit de gaz environnant ou avale une étoile trop rapprochée, ils émettent souvent des sursauts gamma très énergiques et faciles à repérer (même s'ils ne durent pas longtemps).

Dans le cas de trous noirs super massifs , ils sont apparemment au centre de toutes les grandes et moyennes galaxies. Il est facile de regarder où .

Les 4 réponses données avant celle-ci sont très bonnes et se complètent; trouver un objet en orbite autour de votre objet cible vous permet également de calculer la masse de votre objet cible.

La matière tombant dans un trou noir est accélérée vers la vitesse de la lumière. Au fur et à mesure de son accélération, la matière se décompose en particules subatomiques et en radiations dures, c'est-à-dire rayons X et gamma. Un trou noir lui-même n'est pas visible, mais la lumière (principalement des rayons X, des rayons gamma) de la matière infernale accélérée et décomposée en particules est visible.

En regardant vers le centre de notre galaxie, le télescope spatial Chandra à rayons X a observé plusieurs trous noirs, outre Sgr A *, indirectement en captant le dur rayonnement de la matière infime qui s’enflammait en avalant quelque chose; ensuite, les trous noirs redeviennent sombres s’il n’ya plus rien à assimiler à proximité;

http://chandra.harvard.edu/press/05_releases/press_011005.html

Ici, vous pouvez voir une partie de cette éruption dans l’essaim de trous noirs près du centre de notre galaxie.

Méthodes de détection des trous noirs (qui ne sont pas vraiment des trous ou des singularités, car ils ont une masse, un rayon, une rotation, une charge et donc une densité qui varie avec le rayon, voir http://en.wikipedia.org/wiki/Schwarzschild_radius ).

• pour détecter passivement un trou noir (stellaire ou supermassif), regardez / attendez les éruptions de rayonnement dures qui se produisent de façon sporadique, puis effectuez un suivi avec des observations pour voir si vous avez attrapé un grb (éclat gamma) d'un trou noir réel ou tout simplement d'un blanc. étoile naine ou à neutrons faisant une nova périodique;

• pour détecter activement un trou noir, recherchez les lentilles gravitationnelles qui sont un effet continu ou les étoiles en orbite à grande vitesse autour d'un point apparemment vide dans l'espace, tel que S2 à 5 000 km / s environ, autour de Sgr A *

http://en.wikipedia.org/wiki/S2_(star)

Mais il ne restera plus rien pour voir ce qui l’a provoquée; Mieux vaut avoir quelques observations de cet endroit dans le ciel avant que cela ne se produise.