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Objets si compacts que rien ne s'en échappe, pas même la lumière, les trous noirs fascinent depuis le XVIIIe siècle. Prédits par la relativité générale, ils ont enfin été photographiés en 2019 grâce à l'Event Horizon Telescope. Ce quiz parcourt leur physique, leur histoire et leurs observations, de Cygnus X-1 aux ondes gravitationnelles, sans oublier Interstellar, Muse et la bande dessinée. Des questions faciles aux plus pointues.
Les 30 questions avec réponses et explications. Jouer au quiz
Q 01Quelle surface sphérique d'un trou noir marque le point de non-retour pour la lumière ?
Horizon des événements
Un observateur qui la franchirait ne ressentirait rien de spécial, sinon d'éventuels effets de marée ; il s'agit d'une sorte de surface de non-retour.
Q 02Quel nom porte le trou noir supermassif d'« Interstellar », de Christopher Nolan ?
Gargantua
Le protagoniste finit par franchir l'horizon du trou noir et accède à une bibliothèque en forme de tesseract.
Q 03Quel groupe chante « Supermassive Black Hole », tiré de « Black Holes and Revelations » ?
Muse
L'album est sorti en 2006 ; les trous noirs inspirent aussi Ayreon avec « Into the Black Hole ».
Q 04En quelle année sont publiées les premières images d'un trou noir ?
2019
Il s'agissait de M87*, le trou noir supermassif au cœur de la galaxie M87 ; une image de Sagittarius A*, au centre de la Voie lactée, a suivi le 12 mai 2022.
Q 05Quel groupe interprète la chanson « Black Hole Sun » ?
Soundgarden
Le metal s'est aussi emparé du thème : Gamma Ray a signé « Beyond The Black Hole ».
Q 06Comment appelle-t-on les trous noirs de masse très faible formés peu après le Big Bang ?
Primordiaux
Leur existence n'est pas confirmée ; une hypothèse récente envisage même que l'hypothétique neuvième planète du système solaire en soit un.
Q 07Comment nomme-t-on les trous noirs de quelques milliers de masses solaires ?
Intermédiaires
Dans les années 1970, on les supposait au cœur des amas globulaires ; leur existence reste encore sujette à débat faute de candidats assez nombreux.
Q 08Quel système binaire, détecté en 1965, est le premier trou noir candidat identifié ?
Cygnus X-1
Ce système serait constitué d'un trou noir en rotation et d'une étoile géante ; le satellite Uhuru l'a « observé » comme source de rayons X en 1971.
Q 09Quel interféromètre européen détecte, avec les deux LIGO, les ondes gravitationnelles ?
Virgo
L'effondrement d'une étoile en trou noir est susceptible d'émettre de telles ondes, tout comme la fusion de deux trous noirs en orbite l'un autour de l'autre.
Q 10Quel est le rayon approximatif d'un trou noir de Schwarzschild par masse solaire ?
3 km
À distance interstellaire, un trou noir n'attire pas plus que tout autre corps de même masse : il ne s'agit pas d'un « aspirateur » irrésistible.
Q 11Avec la masse et la charge, quel troisième paramètre décrit entièrement un trou noir ?
Moment cinétique
Par comparaison, la description d'une planète fait intervenir des centaines de paramètres : composition chimique, convection, atmosphère, etc.
Q 12En quelle année Hawking découvre-t-il que les trous noirs peuvent émettre un rayonnement ?
1974
Ce rayonnement, proche d'un rayonnement thermique, implique que les trous noirs ne sont pas complètement « noirs » et qu'ils s'évaporent lentement.
Q 13Quelle masse, en masses solaires, l'image de Sagittarius A* de mai 2022 confirme-t-elle ?
4,3 millions
C'était la deuxième image de trou noir de l'histoire, publiée par l'Observatoire européen austral après cinq années de traitement des données.
Q 21Que signifie l'astérisque des noms Sagittarius A* et M87* : une source… ?
Quasi ponctuelle
Ces deux trous noirs supermassifs ont été les deux premières cibles de l'Event Horizon Telescope.
Q 22Quelle hypothèse Roger Penrose formule-t-il en 1969 pour exclure les singularités nues ?
Censure cosmique
Cette hypothèse a fait l'objet d'un pari entre Stephen Hawking d'une part, Kip Thorne et John Preskill d'autre part, que Hawking a reconnu avoir perdu.
Q 23À combien de masses solaires s'élève environ la limite d'Oppenheimer-Volkoff ?
3,3
Au-delà de cette limite, établie par Robert Oppenheimer en 1939, la gravitation l'emporte définitivement sur toutes les autres forces et un trou noir se forme.
Q 14Quel mathématicien néo-zélandais trouve en 1963 la formule décrivant un trou noir en rotation ?
Roy Kerr
Ces trous noirs en rotation sont les seuls que l'on s'attend réellement à rencontrer en astronomie, la matière du disque d'accrétion leur communiquant sa rotation.
Q 15Quel studio produit « Le Trou noir » (1979), réalisé par Gary Nelson ?
Disney
Le film a été adapté deux fois en bande dessinée ; « Event Horizon » de Paul W. S. Anderson explorera le thème à la fin des années 1990.
Q 16Quelle région entoure un trou noir en rotation, où nul ne peut échapper à son entraînement ?
Ergosphère
Malgré son nom, cette région n'est pas une sphère ; l'entraînement de l'espace-temps par un corps en rotation est d'une extrême faiblesse pour des astres non compacts.
Q 17En quelle année Karl Schwarzschild publie-t-il la première solution de type trou noir ?
1916
Le trou noir qui porte son nom est celui dont la charge électrique et la rotation sont nulles ; d'autres solutions exactes suivront, comme la métrique de Lemaître en 1938.
Q 18Quelle scientifique américaine crée CHIRP, l'algorithme ayant reconstitué l'image de M87* ?
Katie Bouman
Ces images de l'Event Horizon Telescope permettent de distinguer la silhouette du trou noir dans son disque d'accrétion.
Q 19Avec Pierre-Simon de Laplace, qui envisage dès le XVIIIe siècle l'existence des trous noirs ?
John Michell
Il s'agissait alors d'objets si denses que leur vitesse de libération dépasserait celle de la lumière, dans le cadre de la gravitation newtonienne.
Q 20De quelle ville vient la prison « Trou Noir » qui aurait donné son nom au black hole ?
Calcutta
Le terme a rencontré des réticences chez les francophones et les russophones, qui le jugeaient quelque peu inconvenant.
Q 24Quel physicien propose le premier qu'un trou noir possède une entropie ?
Jacob Bekenstein
Il n'y voyait qu'une analogie avec la thermodynamique ; Hawking a ensuite démontré que l'on pouvait définir rigoureusement une température pour un trou noir.
Q 25Quel observatoire des Hautes-Alpes fait partie du réseau de l'Event Horizon Telescope ?
NOEMA
Les radiotélescopes du réseau sont synchronisés par horloges atomiques pour former un télescope virtuel géant à très haut pouvoir de résolution.
Q 26Quel nom porte la première observation directe d'ondes gravitationnelles, réalisée en 2015 ?
GW150914
Un trou noir n'étant détectable que par les effets de son champ gravitationnel, cet événement a constitué une observation quasi directe de trous noirs.
Q 27Un trou noir de la masse de quelle planète aurait la température du fond diffus cosmologique ?
Mercure
Cette température vaut à peu près 2,73 kelvins ; un trou noir stellaire, bien plus massif, n'atteint que quelques microkelvins.
Q 28Comment nomme-t-on un trou noir chargé électriquement mais dépourvu de rotation ?
Reissner-Nordström
Ces objets sont très improbables dans la nature : une charge électrique significative se dissipe rapidement par absorption de charges opposées.
Q 29Quelle étoile tourne autour du trou noir central de la Voie lactée en moins de onze ans ?
S2
Son orbite elliptique l'amène à moins de vingt unités astronomiques de l'objet sombre, soit à peu près la distance Uranus-Soleil.
Q 30Combien de masses solaires « pèserait » le quasar TON 618, record depuis 2017 ?
66 milliards
Il détrône le trou noir de la galaxie NGC 1277, qui représenterait 14 % de la masse de sa propre galaxie.