Un trou noir, tout le monde croit savoir ce que c'est : un aspirateur cosmique, un puits sans fond, un monstre qui gobe les étoiles. La définition scientifique est à la fois plus sobre et plus troublante. Et surtout, elle tient en une phrase que la NASA répète mot pour mot. Le reste, ce sont des ordres de grandeur : des masses, des distances, des dates de détection. C'est exactement ce que les fiches de dictionnaire escamotent, alors reprenons les chiffres des agences, un par un.
Un trou noir est un objet astronomique dont l'attraction gravitationnelle est si forte que rien, pas même la lumière, ne peut s'en échapper, selon la NASA. Sa frontière, l'horizon des événements, marque le point où la vitesse de libération dépasse celle de la lumière. On en distingue trois familles, classées par leur masse.
Qu'est-ce qu'un trou noir, au juste ?#
La formulation de la NASA est limpide : « un objet astronomique dont l'attraction gravitationnelle est si forte que rien, pas même la lumière, ne peut s'en échapper ». Pas de matière exotique dans cette phrase, pas de science-fiction. Juste de la gravité poussée à un régime où la géométrie de l'espace se referme sur elle-même.
Au centre, la relativité générale prédit une singularité : un point où la matière est écrasée à densité infinie. Je pèse mes mots ici, parce que « densité infinie » est le genre de formule qui sonne bien mais qui cache surtout les limites de nos équations. La NASA la présente comme une prédiction théorique, pas comme une observation. Nuance de méthodo qui compte.
Comment naît ce genre d'objet ? Le cas le mieux compris est le trou noir stellaire. Une étoile de plus de 20 masses solaires épuise le carburant nucléaire de son cœur, puis s'effondre sous son propre poids. La NASA décrit ce scénario comme le mécanisme de formation d'un trou noir de masse stellaire. Fin de vie d'une grosse étoile, naissance d'un trou noir.
Où commence un trou noir : l'horizon des événements#
C'est le seul « bord » qu'un trou noir possède. La NASA définit l'horizon des événements comme « la frontière où la vitesse nécessaire pour s'échapper dépasse la vitesse de la lumière ». En dessous de cette limite, aucune information ne ressort, puisqu'il faudrait aller plus vite que la lumière pour remonter. D'où le nom : ce qui se passe au-delà reste hors d'atteinte de tout observateur.
La taille de cet horizon a une formule, le rayon de Schwarzschild : Rg = 2GM/c², où G est la constante gravitationnelle, M la masse et c la vitesse de la lumière. Je la donne avec une réserve honnête : je n'ai trouvé aucune page NASA ou ESA qui la cite verbatim, la valeur vient de sources secondaires concordantes. Elle reste un standard de manuel, mais je préfère le signaler que la faire passer pour une citation d'agence.
Ce que cette formule implique n'a rien d'abstrait. Comprimez le Soleil dans son rayon de Schwarzschild, environ 3 km, et il deviendrait un trou noir. La Terre ? Il faudrait la tasser dans une bille de 9 mm. Rien de tout cela n'arrive spontanément, ces astres n'ont pas assez de masse pour s'effondrer, mais l'ordre de grandeur dit tout : un trou noir, c'est de la masse concentrée à l'extrême.
Quels sont les trois types de trous noirs ?#
Le SERP français traite ces catégories séparément, sans jamais les mettre côte à côte avec leurs masses. Voici la grille manquante, construite uniquement sur des chiffres NASA, avec un exemple mesuré pour chaque famille.
| Type | Fourchette de masse (NASA) | Exemple confirmé et masse |
|---|---|---|
| Stellaire | 5 à 20 masses solaires | Cygnus X-1, 21,2 ± 2,2 masses solaires (Miller-Jones, 2021) |
| Intermédiaire | 100 à 100 000 masses solaires | Catégorie encore rare et débattue, peu de cas confirmés |
| Supermassif | Millions à milliards de M☉ | Sgr A*, 4 millions M☉ ; M87*, 6,5 milliards M☉ |
Trois lignes qui couvrent un facteur d'un milliard entre le plus léger et le plus lourd. Les trous noirs stellaires naissent de l'effondrement d'étoiles massives. Cygnus X-1, le premier objet jamais identifié comme trou noir (détecté en 1964, confirmé en 1971), en est l'archétype. Sa masse a d'ailleurs été révisée à la hausse : on l'estimait à 14,8 masses solaires en 2011, une mesure radio de 2021 l'a portée à 21,2. Les chiffres bougent quand les instruments s'affinent.
La catégorie intermédiaire, elle, je la note avec des pincettes. La NASA la définit bien entre 100 et 100 000 Soleils, mais la classe reste peu confirmée : plusieurs candidats initiaux ont été réattribués à d'autres mécanismes. C'est un chaînon dont on cherche encore les représentants solides, comme le candidat repéré dans Omega Centauri.
Les supermassifs, enfin, trônent au centre des galaxies. Sagittarius A*, au cœur de la Voie lactée, pèse 4 millions de masses solaires et se tient à 27 000 années-lumière de la Terre ; c'est celui que le JWST surveille dans l'infrarouge. M87*, dans la galaxie M87 à 55 millions d'années-lumière, culmine à 6,5 milliards de masses solaires. Et le JWST en débusque désormais de jeunes exemplaires dans l'Univers primitif.
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C'est le paradoxe du métier : un trou noir est par définition invisible, on ne l'observe donc jamais directement. On lit ses effets. Trois méthodes ont fait leurs preuves.
Les rayons X d'abord. Dans un système binaire, un trou noir stellaire arrache du gaz à son étoile compagne. La friction chauffe ce disque à des températures extrêmes, qui émettent des rayons X scintillant en moins d'une seconde. L'observatoire Chandra de la NASA confirme ensuite le trou noir en mesurant la vitesse orbitale de l'étoile visible. C'est cette signature qui rend certains d'entre eux audibles une fois sonifiés.
L'imagerie radio ensuite. L'Event Horizon Telescope, un réseau mondial de radiotélescopes en interférométrie à très longue base observant à 230 et 345 GHz, a produit la première image d'un trou noir, M87*, le 10 avril 2019. Puis celle de Sgr A*, annoncée le 12 mai 2022.
Les ondes gravitationnelles, enfin. Le 14 septembre 2015 à 09:51 UTC, LIGO capte GW150914 : la fusion de deux trous noirs de 29 et 36 masses solaires, survenue à 1,3 milliard d'années-lumière. Première détection directe, et ouverture d'une ère où les fusions se comptent désormais par centaines. Plus fort encore : GW250114, deux trous noirs de 34 et 32 masses solaires détectés le 14 janvier 2025 et annoncés le 10 septembre 2025, a fourni la première confirmation empirique du théorème de l'aire de Hawking, formulé en 1971. La prochaine étape, l'interféromètre spatial LISA, promet d'étendre encore cette fenêtre.
Trois voies, trois messagers différents, la même conclusion : l'invisible se laisse mesurer par ce qu'il fait à son voisinage.
Questions fréquentes#
Quelle est la définition d'un trou noir ?#
Selon la NASA, un trou noir est un objet astronomique dont l'attraction gravitationnelle est si forte que rien, pas même la lumière, ne peut s'en échapper. Sa frontière porte le nom d'horizon des événements. En son centre, la relativité générale prédit une singularité, un point de densité infinie.
Qu'est-ce que l'horizon des événements ?#
C'est la frontière d'un trou noir, définie par la NASA comme le point où la vitesse de libération dépasse la vitesse de la lumière. Aucune information ne peut ressortir au-delà, puisqu'il faudrait dépasser la vitesse de la lumière pour s'en extraire. Sa taille est donnée par le rayon de Schwarzschild.
Combien de types de trous noirs existe-t-il ?#
La NASA en distingue trois selon la masse : stellaire (5 à 20 masses solaires), intermédiaire (100 à 100 000 masses solaires, catégorie encore débattue) et supermassif (des millions à des milliards de masses solaires). Cygnus X-1, Sgr A* et M87* en sont des exemples confirmés.
Comment a-t-on obtenu la première image d'un trou noir ?#
Grâce à l'Event Horizon Telescope, un réseau mondial de radiotélescopes fonctionnant en interférométrie à très longue base à 230 et 345 GHz. La première image, celle de M87*, a été publiée le 10 avril 2019. Celle de Sgr A*, au centre de notre galaxie, a suivi le 12 mai 2022.
Peut-on voir un trou noir directement ?#
Non. Par définition, aucune lumière n'en sort, il reste donc invisible. On le détecte par ses effets : les rayons X émis par le gaz qu'il chauffe dans un système binaire, l'ombre de son horizon en imagerie radio, ou les ondes gravitationnelles produites lors d'une fusion, comme GW150914 en 2015.
Image : Trou noir et son jet (vue d'artiste) : Credit: NASA/JPL-Caltech, domaine public
Sources#
- NASA, What Are Black Holes ?
- NASA Science, Black Holes Anatomy
- NASA Science, Black Holes
- NASA, Finding Intermediate-Sized Black Holes
- NASA, Imagine the Universe, Black Holes
- NASA, Black Hole Image Makes History (M87*)
- NASA, Sagittarius A* and the Event Horizon Telescope
- Chandra X-ray Observatory, Stellar Black Holes
- LIGO Caltech, GW150914 Press Release
- LIGO, GW250114 detection
- Miller-Jones et al., Science 2021 (Cygnus X-1 mass)
Comment détecte-t-on un objet qui n'émet aucune lumière ?#