Trou noir : des faits qui passionnent tout amateur d’astronomie

Par Alexander Merz · Mis à jour le 2 août 2026 · Informations vérifiées le 14 septembre 2026

Un trou noir est un objet d’une masse inimaginable concentrée dans un espace minuscule. Sa gravitation est si intense que même la lumière ne peut lui échapper.

Dans la constellation de la « Chevelure de Bérénice » (ciel boréal) se trouve la petite galaxie spirale M100, en bordure de l’amas de la Vierge (regroupement de plusieurs galaxies). En 1979, un astronome amateur a découvert dans ce système stellaire la supernova 1979C.

Seize ans plus tard, des télescopes à rayons X ont enregistré, en provenance de l’explosion, un rayonnement régulier, probablement émis par un jeune trou noir. Il s’agit en effet du plus jeune vestige de la mort d’une étoile découvert à ce jour.

L’essentiel en bref

1. Formation : les trous noirs se forment par l’effondrement gravitationnel d’étoiles massives, au moins trois fois plus massives que notre Soleil.
2. Gravité : la gravité d’un trou noir est si forte que rien, pas même la lumière, ne peut s’échapper de son intérieur.
3. Types de trous noirs : il en existe trois types principaux : les trous noirs stellaires, les trous noirs supermassifs et les trous noirs de masse intermédiaire.
4. Ondes gravitationnelles : la fusion de deux trous noirs engendre des ondes gravitationnelles, des distorsions de l’espace-temps qui se propagent à la vitesse de la lumière.
5. Rayonnement de Hawking : les trous noirs perdent lentement de la masse par le rayonnement de Hawking, un phénomène prédit par Stephen Hawking, et peuvent théoriquement s’évaporer.
6. Évolution des galaxies : les trous noirs supermassifs jouent un rôle important dans la formation et l’évolution des galaxies.

Qu’est-ce qu’un trou noir ?

Un trou noir est un objet astronomique doté d’une gravité si forte que rien, pas même la lumière, ne peut s’échapper de son intérieur. Ils se forment lorsque des étoiles au moins trois fois plus massives que notre Soleil explosent à la fin de leur cycle de vie et que leur masse s’effondre sur elle-même. La compression extrême de la masse conduit à la formation d’un espace dont rien ne peut s’échapper : le trou noir.

La découverte des trous noirs

Bien que les trous noirs soient eux-mêmes invisibles, nous pouvons détecter leur présence grâce à leur interaction avec leur environnement. Le géologue et mathématicien britannique John Michell a décrit pour la première fois en 1783 le concept d’une « étoile sombre », dont la gravitation serait si forte qu’elle piégerait la lumière.

En 1915, Albert Einstein publia sa théorie de la relativité générale, qui ouvrit la voie à une description mathématique des trous noirs. La première solution concrète pour un trou noir, dite « solution de Schwarzschild », fut trouvée en 1916 par Karl Schwarzschild.

La découverte du premier trou noir, Cygnus X-1, n’eut toutefois lieu qu’en 1971, lorsque des rayons X furent détectés dans la région d’une étoile massive.

On constata que ces rayons provenaient d’un objet invisible aspirant le gaz de l’étoile massive, et Cygnus X-1 fut ainsi identifié comme le premier trou noir connu.

Trou noir : les différents types

Il existe essentiellement trois types de trous noirs : stellaires, supermassifs et de masse intermédiaire.

Les trous noirs stellaires naissent de l’effondrement d’étoiles massives et atteignent des masses allant jusqu’à 20 masses solaires.

Les trous noirs supermassifs sont les géants parmi les trous noirs, avec des masses pouvant atteindre des millions, voire des milliards de masses solaires. Ils se trouvent au centre de la plupart des galaxies, y compris de notre propre Voie lactée. Le trou noir supermassif au centre de notre galaxie est appelé Sagittarius A* et possède une masse d’environ quatre millions de masses solaires.

Les trous noirs de masse intermédiaire constituent une catégorie moins connue et rare, dont les masses se situent entre des centaines et des milliers de masses solaires. Leur formation demeure une énigme pour les scientifiques.

La fin d’une étoile et la naissance d’un trou noir

La formation des trous noirs reste encore une simple théorie. L’hypothèse est que, lors de l’effondrement d’une étoile, la masse est certes conservée, mais se réduit à un volume infime. Sous l’effet de la gravitation qui augmente rapidement, l’espace et le temps se déforment autour du trou noir.

C’est précisément un tel phénomène qui a été enregistré à l’automne 2010 par des scientifiques de la NASA dans le système stellaire M100, aux coordonnées de la supernova 1979C. Si leurs hypothèses se confirment, il sera possible à l’avenir d’étudier, à ces coordonnées, la formation des trous noirs pratiquement aux premières loges, c’est-à-dire immédiatement après leur naissance.

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Même avec les meilleurs télescopes, les scientifiques ne peuvent explorer dans l’univers que ce qui s’observe facilement et/ou en continu. Dans des systèmes stellaires lointains, de nombreuses supernovae ou leur rayonnement résiduel ont déjà été découverts. De même, les amas de galaxies fourmillent de trous noirs. Mais, selon les théories établies jusqu’ici, ces trous se forment tout autrement.

Ils émettent des sursauts gamma. Plutôt que de qualifier cette naissance interstellaire par la supernova 1979C d’atypique, il est bien plus probable que l’on ait ici observé pour la première fois la formation réellement habituelle des trous noirs, tandis que toutes les autres observations constituaient des cas particuliers atypiques.

Trou noir ou étoile à neutrons ?

Cette découverte n’est encore qu’une simple supposition des astronomes. Ils considèrent le rayonnement régulier comme la preuve que le phénomène aspire de la matière environnante du système stellaire, par exemple des restes de la supernova 1979C ou d’une étoile au sein d’un système binaire.

Mais l’événement de 1979 pourrait tout aussi bien avoir donné naissance à une étoile à neutrons, qui émettrait désormais des particules d’une grande richesse énergétique. Cet éclaircissement conviendrait tout autant à la soif de connaissance des scientifiques. Trou noir ou nébuleuse de vent de pulsar – à une telle proximité de notre propre galaxie, ces deux naissances galactiques constituent une sensation astronomique.

Par ailleurs, des chercheurs chinois ont récemment découvert un trou noir de 70 masses solaires, dont l’existence les laisse perplexes.

La collaboration Event Horizon Telescope et la première image d’un trou noir

En avril 2019, la collaboration Event Horizon Telescope (EHT) a publié la première image directe d’un trou noir. Le trou noir photographié se trouve au centre de la galaxie M87, à environ 55 millions d’années-lumière de la Terre, et possède une masse de 6,5 milliards de masses solaires.

L’image montre un anneau lumineux de gaz et de poussière entourant le trou noir, appelé « ombre » du trou noir. La publication de cette image a constitué une étape majeure dans l’étude des trous noirs et a de nouveau confirmé les prédictions de la théorie de la relativité générale.

Les ondes gravitationnelles et la fusion des trous noirs

Un autre aspect fascinant des trous noirs est la découverte des ondes gravitationnelles, produites par la fusion de deux trous noirs. Les ondes gravitationnelles sont des ondulations de l’espace-temps qui se propagent à la vitesse de la lumière.

Elles ont été détectées directement pour la première fois en 2015 par la collaboration scientifique de l’observatoire d’ondes gravitationnelles par interférométrie laser (LIGO) et ont confirmé une autre prédiction importante de la théorie de la relativité générale d’Einstein.

Le rayonnement de Hawking et la disparition des trous noirs

Le célèbre physicien Stephen Hawking a démontré dans les années 1970 que les trous noirs peuvent, en raison d’un phénomène connu sous le nom de « rayonnement de Hawking », réellement perdre de l’énergie et finir par disparaître.

Ce rayonnement naît de fluctuations quantiques à proximité de l’horizon des événements d’un trou noir et provoque une perte de masse du trou noir. Le processus est toutefois extrêmement lent, et il faudrait des milliards d’années pour qu’un trou noir stellaire s’évapore entièrement.

Le rôle des trous noirs dans la formation des galaxies

On suppose que les trous noirs supermassifs jouent un rôle déterminant dans la formation et l’évolution des galaxies. L’interaction entre le trou noir et les nuages de gaz et de poussière environnants peut conduire à la formation de nouvelles étoiles.

De même, la présence d’un trou noir supermassif au centre d’une galaxie peut contribuer à maintenir les étoiles et les nuages de gaz de la galaxie sur des orbites stables.

Trou noir : les événements de rupture par effet de marée (TDE)

Un événement de rupture par effet de marée se produit lorsqu’une étoile s’approche trop près d’un trou noir et est déchiquetée par son énorme force gravitationnelle. L’étoile est alors transformée en un long filament de matière aspiré dans le trou noir.

Les TDE offrent aux astronomes une rare occasion d’étudier les propriétés des trous noirs, car ils émettent un rayonnement intense dans différentes gammes de longueurs d’onde.