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Dans le chantchant III de l'Enfer de Dante, l'auteur mentionne qu'au frontispice de l'entrée de l'Enfer est gravée la célèbre phrase : « Vous qui entrez ici, laissez toute espérance ». S'il est un endroit du cosmoscosmos où cette phrase s'applique, c'est bien à la frontière invisible définissant l'horizon d'un trou noir, définissant une région de l'espace-temps d'où même la lumière ne peut s'échapper.
Pour cette raison, la vérification de cette prédiction spectaculaire de la relativité générale, à savoir la formation d'un trou noir laissé parfois par l'explosion d'une étoile en supernovasupernova, semblait à tout jamais hors de portée des astronomesastronomes. Cette conclusion pessimiste n'a pas semblé convaincante pour certains. Dès le milieu des années 1960, Igor Novikov et Yakov Zeldovitch proposèrent que, dans un système binairesystème binaire, l'accrétionaccrétion de matièrematière arrachée par les forces de maréeforces de marée d'un trou noir à son étoile compagne devait s'accompagner d'une émissionémission intense de rayons Xrayons X. Les observations démontrèrent qu'ils avaient raison et l'on connaît maintenant plusieurs trous noirs qui se signalent ainsi.
En contrepartie, la complexité des phénomènes hydrodynamiques, et même magnétohydrodynamiques du fait de la formation d'un plasma, se déroulant aux abords du trou noir rend leur observation difficile, noyés qu'ils sont dans un rayonnement intense, et pas seulement en X, produit dans le disque d'accrétiondisque d'accrétion.
Le télescope XMM Newton de l'Esa observant dans le domaine des rayons X. Crédit : Esa
Un rayonnement réfléchi pour sonder la banlieue proche du trou noir
Dans le cas du trou noir central supermassif de la galaxiegalaxie 1H0707-495, le célèbre astronome Andrew Fabian et ses collègues ont commencé une cartographie des phénomènes à l'œuvre jusqu'à un peu plus de deux fois le rayon de Schwarzschildrayon de Schwarzschild du trou noir de Kerrtrou noir de Kerr en rotation. Cette prouesse a été obtenue grâce aux observations menées pendant 48 h à l'aide des instruments de XMM-Newton.
Pour sonder les profondeurs du disque de poussières et de gazgaz spiralant en direction du trou noir de la galaxie 1H0707-495, les astronomes ont mis à profit la réflexion des rayons X émis dans la zone proche de l'horizon sur les autres parties du disque. Si le disque est riche en atomesatomes de ferfer, comme c'est visiblement le cas ici, des raies dites L et K deviennent particulièrement visibles pour les instruments de XMM-NewtonXMM-Newton. La façon dont ces raies sont modifiées et évoluent dans le temps renseignent alors les astrophysiciensastrophysiciens sur ce qui se passe dans le disque jusqu'au abord de l'horizon du trou noir.
C'est ainsi que les observations effectuées en janvier 2008 ont révélé que non seulement le trou noir central possédait une massemasse de l'ordre de 3 à 5 millions de masses solaires mais que ce trou noir absorbait par heure l'équivalent en masse de deux fois celle de la Terre !
Le trou noir tourne très rapidement sur lui-même et le flot de rayonnement qu'il dégage est juste à la limite de ce qui est physiquement possible pour qu'il se maintienne. En effet, un peu plus fort, il soufflerait la matière tombant dans le trou noir et stopperait donc le processus d'accrétion dont il tire son énergieénergie.
Les analyses des conditions physiquesphysiques régnant aux abords des trous noirs galactiques grâce à cette méthode basée sur les raies des atomes de fer et la réflexion des rayons X n'en sont qu'à leurs débuts. Elles nous rapprochent de la zone si mystérieuse qu'est l'horizon d'un trou noir et le rôle qu'il joue dans la notion d'entropieentropie associée depuis les travaux de Bekenstein et Hawking aux trous noirs.
