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En 1905, Albert Einstein, publie sa théorie de la Relativité Restreinte. Il en ressort une nouvelle vision de l'espace et du temps. Cette théorie remet en effet en cause la physique quantique: elle réinvente le principe de gravitation. D'une part ces théories ont pu expliquer tous les nouveaux phénomènes gravitationnels observés et non expliqués par les lois de Newton, d'autre part la Relativité nous a présenté l'existence de phénomènes stellaires jusqu'alors inconnus. On retient les trous noirs ou singularités.
Un trou noir est, par définition, une région de l'univers d'où rien, ni rayonnement ni matière, ne peut s'échapper. Il peut être considéré comme l'astre noir parfait : il absorbe tout rayonnement et ne peut en émettre aucun. C'est l'une des trois possibilités qui s'offrent aux étoiles vers la fin de leur vie, les deux autres étant la naine blanche et l'étoile à neutrons. Le trou noir est l'astre résultant de la mort des étoiles les plus massives et est en quelque sorte le cadavre le plus massif de l'univers, mais aussi le plus mystérieux.
Notons qu'il existe différents trous noirs. D'un côté les trous noirs purement mathématiques, il suffit alors que n'importe quelle masse se retrouve comprimée dans un volume inférieur à celui d'une sphère ayant son rayon de Schwarschild ( en l'honneur au scientifique qui a découvert cette théorie ). Dans ce cas, on note qu'un trou noir n'est pas une question de masse mais bien une question de densité.
D'un autre côté, les trous noirs qui existent dans notre univers. Ils vérifient eux-mêmes la propriété énoncée par Schwarschild. Dans cette même famille de trous noirs galactiques, on observe des différences selon leurs tailles et de leurs masses ( de la masse du soleil jusqu'à un milliard de fois sa masse ). Un point commun : ces différents trous noirs ont une origine et des caractéristiques communes, et c'est ceux que nous allons étudier.
En bref, les trous noirs doivent être considérés des objets ultra denses dont, par conséquent, la matière recourbe l'espace-temps.

La matière déforme l'espace-temps et est la cause de la gravitation

Les trous noirs galactiques ont donc une densité extraordinaire, soit parfois des milliards de tonnes par centimètre cube. Cette densité fait d'eux des astres singuliers, notamment lorsqu'ils entrent en contact avec d'autres astres. Par exemple, étant à proximité d'une étoile , un trou aspire progressivement le gaz de cette étoile. L'étoile se décompose et forme un disque de matière autour du trou noir, matière qui disparaît peu à peu. Ainsi quand des scientifiques pourront observer une étoile en train de tournoyer sur elle-même, ils y verront vu une concrétisation de leur théorie jusqu'alors hypothétique.

Vue artistique d'un Trou Noir aspirant une étoile

D'autres observations montrent aussi d'importants rayonnements énergétiques en provenance de zones inconnues de l'univers. Il s'agit pour la plupart de rayons X. Ce phénomène peut aussi être expliqué par les scientifiques avec la théorie des trous noirs. Voici donc une autre concrétisation de la théorie. En effet, il serait question d'un trou blanc ( cf partie IV ) ancré dans le trou noir même, ce qui créerait des faisceaux de rayons au niveau des pôles du trou noir.

Vue artistique d'un trou blanc, émettant de l'énergie