D'où viennent les trous noirs

Une étoile vit en équilibre: l'énergie des réactions dans son noyau pousse vers l'extérieur, tandis que sa propre gravité l'attire vers l'intérieur. Tant qu'il y a du carburant, l'équilibre tient. Quand les réactions s'arrêtent, la pression vers l'extérieur disparaît.

Ce qui reste à la fin dépend de la masse. Pour les étoiles légères, c'est une sphère dense qui refroidit. Pour les plus lourdes, c'est un objet constitué d'une matière d'une densité inimaginable. Et seules les plus massives continuent de s'effondrer sans que rien ne les arrête.

La frontière entre les deuxième et troisième possibilités est étroite et connue seulement de manière approximative. C'est pourquoi les objets qui se trouvent près d'elle sont intéressants: ils aident à déterminer précisément à quel moment la matière cesse de résister à sa propre gravité.

L'enveloppe éjectée apparaît alors comme un éclair aussi brillant qu'une galaxie entière. C'est surtout grâce à ces éclairs que l'on apprend qu'un effondrement s'est produit quelque part: l'objet qui reste n'émet aucune lumière.

L'écart est immense, et une simple accumulation ne suffit pas à l'expliquer. L'absorption de matière est limitée: le rayonnement du gaz qui tombe repousse le gaz suivant, et la vitesse de croissance atteint un plafond.

Les observations de l'Univers jeune ont rendu le problème encore plus aigu. Elles révèlent des objets géants qui existaient déjà au cours des premières centaines de millions d'années. Il n'y avait clairement pas assez de temps pour une croissance progressive à partir d'une taille stellaire.

D'où plusieurs hypothèses sur leurs graines: l'effondrement direct d'immenses nuages de gaz, sans étape stellaire, la fusion de nombreux objets dans des amas denses et des étoiles primordiales exceptionnellement massives. Aucune n'est encore reconnue comme définitive.

Les observations de fusions sont utiles. Les signaux détectés par les instruments qui mesurent les ondulations de l'espace-temps ont révélé des objets de masse intermédiaire, précisément les masses que l'on trouvait rarement auparavant.

Il existe aussi une troisième voie, confirmée récemment: la fusion. Deux trous noirs en orbite l'un autour de l'autre finissent par n'en former qu'un, et l'événement est détecté grâce aux ondulations de l'espace-temps, et non à la lumière.