Les trous noirs ne sont pas constitués de matière, bien qu'ils aient une grande masse. Ceci explique pourquoi il n'a pas encore été possible de les observer directement, mais uniquement par l'effet de leur gravité sur l'environnement. Ils déforment l'espace et le temps et ont un attrait vraiment irrésistible. Il est difficile de croire que l'idée derrière de tels objets exotiques a déjà plus de 230 ans.

Le berceau des trous noirs se trouve dans le paisible village de Thornhill, dans le comté anglais du Yorkshire. Au XVIIIe siècle, c'est là que John Michell a élu domicile, à côté de l'église médiévale. Il a été recteur ici pendant 26 ans et – comme en témoigne l'inscription sur son mémorial dans l'église – également très respecté en tant qu'érudit. En réalité, Michell avait étudié non seulement la théologie, l'hébreu et le grec à Cambridge, mais avait également tourné son attention vers les sciences naturelles.

Son principal intérêt était la géologie. Dans un traité, qui a été publié après le tremblement de terre de Lisbonne de 1755, il a affirmé qu'il existait des ondes souterraines qui ont propagé un tel tremblement de terre. Cette théorie a fait sensation dans le monde académique, et a conduit à l'acceptation de John Michell en tant que membre de la Royal Society à Londres, notamment à cause de cette théorie.

Il donna une conférence devant cette société renommée en 1783 sur la gravitation des étoiles. Il a utilisé une expérience de pensée pour expliquer que la lumière ne quitterait pas la surface d'une étoile très massive si la gravitation était suffisamment grande. Et il en déduit :« Si un tel objet existe réellement dans la nature, sa lumière ne pourrait jamais nous atteindre."

Plus d'une décennie après Michell, un autre scientifique a repris ce même sujet :dans son livre publié en 1796 - Exposition du Système du Monde - le mathématicien français, le physicien et astronome Pierre-Simon de Laplace a décrit l'idée d'étoiles massives d'où aucune lumière ne pourrait s'échapper; cette lumière se composait de corpuscules, très petites particules, selon la théorie généralement acceptée d'Isaac Newton. Laplace appelait un tel objet corps obscur, c'est-à-dire corps sombre.

Les jeux de pensée physique joués par John Michell et Pierre-Simon de Laplace n'ont pas rencontré beaucoup de réactions, cependant, et furent vite oubliés. Il appartenait à Albert Einstein avec sa théorie de la relativité générale d'ouvrir la voie à ces "corps sombres" pour entrer dans les domaines de la science - sans que ce soit vraiment son intention. Bien que l'existence de singularités ponctuelles, dans lequel la matière et le rayonnement de notre monde disparaîtraient tout simplement, peut être dérivé des équations qu'il a publiées en 1915, En 1939, Einstein a publié un article dans la revue Annals of Mathematics dans lequel il avait l'intention de prouver que de tels trous noirs étaient impossibles.

Mais en 1916, l'astronome Karl Schwarzschild s'était basé sur la théorie de la relativité générale pour calculer la taille et le comportement d'un trou noir statique non tournant ne portant aucune charge électrique. Son nom a été donné au rayon dépendant de la masse d'un tel objet, à l'intérieur de laquelle rien ne peut s'échapper à l'extérieur. Ce rayon serait d'environ un centimètre pour la Terre.

Schwarzschild a eu une carrière fulgurante au cours de sa courte vie. Né en 1873 comme l'aîné de six enfants d'une famille juive allemande à Francfort, son talent a émergé à un âge précoce. Il n'avait que 16 ans lorsqu'il publia deux articles dans une revue renommée sur la détermination des orbites des planètes et des étoiles binaires. Sa carrière ultérieure en astronomie l'a mené via Munich, Vienne et Göttingen à Potsdam, où il devient directeur de l'observatoire d'astrophysique en 1909. Quelques années plus tard, au milieu de la Première Guerre mondiale – Karl Schwarzschild était sous-lieutenant d'artillerie sur le front de l'Est en Russie – il a obtenu les solutions exactes des équations de champ d'Einstein. Il décède le 11 mai 1916 d'une maladie auto-immune de la peau.

Le sujet des trous noirs n'a pas encore trouvé sa place dans le domaine scientifique, toutefois. Si quoi que ce soit, l'intérêt pour la construction théorique d'Einstein a diminué de plus en plus après le battage médiatique initial. Cette phase a duré approximativement du milieu des années 1920 au milieu des années 1950. Puis a suivi ce que le physicien Clifford Will a appelé la « renaissance » de la théorie de la relativité générale.

Il devenait alors important de décrire des objets qui n'intéressaient au départ que les théoriciens. Nains blancs, par exemple, ou des étoiles à neutrons où la matière existe dans des états très extrêmes. Leurs propriétés inattendues pourraient être expliquées à l'aide de nouveaux concepts dérivés de cette théorie. Ainsi, les trous noirs sont également devenus le centre d'attention. Et les scientifiques qui y travaillaient sont devenus des stars – comme le physicien britannique Stephen Hawking.

Au début des années 1970, Uhuru a inauguré une nouvelle ère pour l'astronomie d'observation. Le satellite a sondé l'univers dans la gamme des rayons X à longueur d'onde extrêmement courte. Uhuru a découvert des centaines de sources, généralement des étoiles à neutrons. Mais parmi eux se trouvait un objet particulier dans la constellation du Cygne (=cygne). Il a reçu la désignation Cygnus X-1. Les chercheurs ont découvert qu'il s'agissait d'une étoile géante d'environ 30 masses solaires qui brillait d'une lueur bleue. Un objet invisible d'environ 15 masses solaires orbite autour de lui – apparemment un trou noir.

Cela explique aussi les rayons X enregistrés :la gravité du trou noir attire la matière de l'étoile principale. Cela se rassemble dans un soi-disant disque d'accrétion autour du monstre massif, tourbillonne autour d'elle à une vitesse incroyablement élevée, est chauffée jusqu'à plusieurs millions de degrés par la friction – et émet des rayons X avant de disparaître dans le gouffre spatio-temporel.

Cygnus X-1 n'est en aucun cas le seul trou noir que les astronomes ont détecté indirectement. Jusque là, ils en ont trouvé toute une série avec entre 4 et 16 masses solaires. Mais il y en a un qui est beaucoup plus massif. Il est situé au cœur de notre Voie Lactée, vers 26, à 000 années-lumière, et a été découvert à la fin des années 1990. En 2002, un groupe comprenant Reinhard Genzel du Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics a réussi à faire une découverte sensationnelle :au Very Large Telescope de l'European Southern Observatory (ESO), les scientifiques ont observé une étoile qui s'était approchée du centre galactique à seulement 17 heures-lumière (un peu plus de 18 milliards de kilomètres).

Au cours des mois et des années qui ont suivi, ils ont pu observer le mouvement orbital de cette étoile, qui a reçu la désignation S2. Il orbite autour du centre de la galaxie (Sagittaire A*) une fois tous les 15,2 ans à une vitesse de 5 000 kilomètres par seconde. Du mouvement de S2 et d'autres étoiles, les astronomes ont conclu qu'environ 4,5 millions de masses solaires sont concentrées dans une région de la taille de notre système planétaire. Il n'y a qu'une seule explication plausible à une telle densité :un gigantesque trou noir.

Notre Voie lactée ne fait pas exception :les scientifiques pensent que ces monstres de masse se cachent au centre de la plupart des galaxies – certaines même beaucoup plus grandes que le Sagittaire A*. Un trou noir d'env. 6,6 milliards de masses solaires se trouvent à l'intérieur d'une galaxie géante connue sous le nom de M87 ! Like Sagittarius A*, this stellar system 53 million light years away is also part of the observation programme of the Event Horizon Telescope.

With the discovery of gravitational waves in September 2015, the history of black holes reached its present climax. À ce moment-là, waves from two merging holes with 36 and 29 solar masses were registered. This heralded in a new era of astronomy, whose aim is to bring light into the dark universe. And also to shed light on these mysterious black holes.