Un trauc negre es una region de l'espaci temps que sa gravitat empacha tota forma de matèria o de raionament de s'escapar. La teoria de la relativitat generala predís qu'un objècte amb una massa pron importanta es capable de deformar l'espaci temps e de formar un trauc negre. A l'entorn, una superficia, dicha orizont deis eveniments, es definida matematicament per la zòna ont un objècte o un rai serà irresistiblament atirat per la gravitat dau trauc negre. Es dich "negre" perqué l'orizont deis eveniments rebat ges de raionament e apareis donc totalament negre.
Lo concèpte d'un objècte tant massiu que la velocitat de liberacion sigue superiora a la velocitat de lutz foguèt estudiat per lo premier còp au sègle XVIII per John Michell e Pierre-Simon de Laplace. Au sègle XX, l'idèa foguèt tornarmai estudiada per Karl Schwarzschild en 1916 ambé la teoria de la relativitat generala. Sei resultats foguèron lòngtemps considerats coma una curiositat matematica fins ais annadas 1960. Vèrs aqueu periòde, lo desvolopament de l'estudi teoric mostrèt que lei traucs negres èran un tipe de solucions genericas de la relativitat generala. De mai, la descubèrta per leis astronòms d'estèlas de neutrons suscitèt un reviure d'interés per l'estudi deis afondraments gravitacionaus.
Lei traucs negres de massas estellaras se formarián durant l'afondrament d'estèlas a la fin de son cicle de vida. Après sa formacion, lo trauc negre pòu contuniar de créire ne'n absorbent de matèria situada dins seis environs. L'existéncia de mecanismes de fusion de trauc negre es admesa permetent d'explicar l'existéncia de traucs negres que sei massas van d'unei desenaus a unei milions de massas solaras. A l'ora d'ara, se considera generalament que lo centre de la màger part dei galaxias es ocupat per un trauc negre supermassís.
Pasmens, maugrat son caractèr invisible, lo trauc negre es capable d'interagir ambé lei còrs e lo raionament de seis environs. La matèria qu'es atirada vèrs lo centre dau trauc negre forma generalament un disc d'acumulacion que tèn una temperatura auta en causa dei tuerts entre particulas e donc un raionament fòrça important. Una autra forma d'interaccion es la consequéncia de l'influéncia de la gravitat dau trauc negre sus d'objèctes vesins. Aquò permet generalament ais astronòms de calcular la massa dau trauc negre.
Istòria
Desvolopament de la nocion de trauc negre
thumb|right|Retrach de Pierre-Simon de Laplace que foguèt un dei premiers d'imaginar l'idèa d'un còrs que sa velocitat de liberacion seriá superiora a la velocitat de la lutz.
L'emergéncia de la nocion de trauc negre foguèt liada a la question de saber se la lutz podiá èstre influenciada o non per la gravitat coma una particula. Au sègle XVII, aquela question pertocava lo debat pus generau sus la natura de la lutz. Segon Newton, la lutz èra corpusculara mentre que, per Huygens, èra ondulatòria e sensa massa. Coma la finitud de la velocitat de la lutz e lo concèpte de velocitat de liberacion èran coneguts, se podriá imaginar l'existéncia d'objèctes pron massís per tenir una velocitat de liberacion superiora a la velocitat de la lutz.
Lo premier que la formulèt foguèt lo geologòg e astronòm amator anglés John Michell dins un article mandat en 1783 a la Royal Society. I explicava que, maugrat l'aspèct negre e donc invisible d'aquelei còrs, èra possible de'n detectar la preséncia gràcias ais interaccions gravitacionalas. Pasmens, sa teoria aguèt gaire d'ecò.
En 1796, l'idèa foguèt tornarmai desvolopada per Pierre-Simon de Laplace dins son libre Exposition du Système du Monde (en occitan « Exposicion dau Sistèma dau Monde ») : « Un astre luminós, de la mema densitat que la Tèrra, e que son diamètre serà 250 còps pus grand que lo Soleu, permetriá pas, en vertut de son atraccion, a sei rais de venir fins a nosautres. Es donc possible que lei còrs luminós pus grands de l'Univèrs pòscan, per aquela rason, èstre invisibles ». Dins aquò, coma per Michell, aquela teoria suscitèt lo scepticisme dei contemporanèus. De mai, au començament dau sègle XIX, leis experiéncias de Young e Fresnel entraïnèron l'abandon de la teoria corpusculara. Ansin, a partir de la tresena edicion de son libre, Laplace levèt son passatge sus lei traucs negres e lo concèpte foguèt oblidat fins au sègle XX.
L'apòrt de la relativitat generala
thumb|right|Retrach de Karl Schwarzschild (1873-1916) que trobèt la premiera solucion deis equacions de la relativitat generala mostrant l'existéncia possibla d'una singularitat gravitacionala.
La publicacion en 1915 de la teoria de la relativitat generala per Albert Einstein modifiquèt prefondament la concepcion classica de la gravitacion e dei proprietats de l'estructura de l'Univèrs. D'ara endavant, l'espaci es plus considerat coma una entita absoluda mai coma una estructura sopla deformada per la matèria car lo temps e son debanament son afectats per la preséncia de matèria. De mai, la complexitat deis equacions de la relativitat generala èra tant malaisada de resòuvre qu'Einstein espereu foguèsse sceptic quant ai possibilitats de'n trobar de solucions exactas. Pasmens, solament quauquei mes après la publicacion de la teoria, lo fisician alemand Karl Schwarzschild capitèt de calcular una solucion capabla de descriure lo camp gravitacionau exterior d'una distribucion de massa de simetria esferica. Aquela solucion podiá tanben èstre utilizada en l'abséncia de matèria : existía totjorn un camp gravitacionau, que son comportament èra similar a aqueu de la gravitacion universala, mai au centre de la distribucion de massa se situava un ponch, dich singularitat gravitacionala a l'ora d'ara, onte la gravitacion èra infinida. A l'entorn d'aqueu ponch, se troba tanben una zòna onte certanei paramètres de descripcion dau camp gravitacionau èran plus definits. Aquò es lo modèl utilizat per descriure un trauc negre mai, a l'epòca, Einstein e Schwarzschild consideravan aqueu ponch coma solament matematic e non fisic. Pasmens, en 1921, Paul Painlevé e Allvar Gullstrand mostrèron, d'un biais independant l'un de l'autre, qu'aquela zòna corresponguèsse a un orizont deis eveniments. Es a dire una zòna qu'es pas possible de quitar son interior un còp qu'un objècte i es rintrat. Dins aquò, la nocion de trauc negre, meme se va conóisser de desvolopaments importants fins a la Segonda Guèrra Mondiala, demorèt magerament una curiositat matematica.
A la fin deis annadas 1920, lo fisician indian Subrahmanyan Chandrasekhar donèt la premiera aplicacion dau concèpte a un objècte vertadier. D'efèct, mostrèt qu'en delà d'una massa critica, un objècte astrofisic qu'es pas lo sèti de reaccions nucleras pòu s'afondrar vèrs son centre sota l'efèct de sa gravitat car ges de fòrça pòu alora s'i opausar. Lo fach que Chandrasekhar assaièsse d'aplicar sa teoria a una naneta blanca entraïnèt lei criticas d'Arthur Eddington e una controvèrsa a prepaus de la talha maximala d'aqueu tipe d'estèlas. Se sap a l'ora d'ara que l'afondrament d'una naneta blanca s'acabèt per una supernova de tipe Ia e non per la formacion d'un trauc negre. En revènge, lo rasonament de Chandrasekhar permet d'explicar la formacion d'un pulsar, objècte desconegut dei scientifics durant leis annadas 1920Lo premier pulsar conegut foguèt descubèrt per Jocelyn Bell e Antony Hewish en 1967.
L'existéncia dei pulsars, o estèlas de neutrons, foguèt prevista pendent leis annadas 1930 per Fritz Zwicky. Robert Oppenheimer e Hartland Snyder calculèron alora la massa maximala en delà d'aquela, lei pulsars deguèsson s'afondrar sota l'efèct de la gravitacion desvolopant donc tornarmai l'idèa de trauc negre. Dins aquò, lo movement conoguèt un aplant provisòri a la seguida d'un article d'Albert Einstein publicat en 1939 mostrant l'absència de sens fisic dei « singularitats de Schwarzschild ». En causa de l'influéncia de son autor e de la guèrra, leis arguments presentats dins l'article serán solament refutats dins leis annadas 1960 durant un periòde que va veire l'acceptacion de l'existéncia dei traucs negres e la mesa en forma dei teorias regardant lo subjècte.
La mesa en forma de la teoria e son acceptacion
thumb|right|Retrach de John Wheeler (1911-2008) que foguèt l'inventor dau tèrme « trauc negre » en 1967.
Après 1945, lo concèpte de trauc negre foguèt tornarmai estudiat a partir deis annadas 1960. Pasmens, au contrari deis annadas 1920, la generacion novèla d'astrofisicians considerava plus necessàriament lo concèpte coma solament teoric dempuei la descubèrta dei premiereis estèlas de neutrons a partir de 1967. De mai, leis arguments de l'article d'Einstein foguèron refutats per un ensems de trabalhs sus lei singularitats, especialament aquelei de Stephen Hawking e de Roger Penrose. Lei traucs negres venguèron pauc a pauc d'objèctes astronomics vertadiers e lo tèrme foguèt creat en 1967 per John Wheeler. La descubèrta en 1971 dau sistèma X Cygnus X-1 acabèt aquela evolucion e prepausèt lo premier candidat a l'estatut de trauc negre.
Dempuei la fin dau sègle XX, leis observacions de sistèmas astrofisicas considerats coma de traucs negres son mai e mai nombrosas e divèrsei classas de traucs negres son definidas segon la talha o l'origina de l'objècte. Enfin, venguèron un objècte major d'estudis per lo desvolopament o la confirmacion de modèls de descripcion de l'Univèrs.
Proprietats e estructura
Lo teorèma de calvicia mostra qu'après sa formacion un trauc negre a solament tres proprietats fisicas independentas que son sa massa, sa carga e son moment angularHeusler, M. (1998). "Stationary Black Holes: Uniqueness and Beyond". Living Reviews in Relativity 1 (6).. Aquelei proprietats son especialas car se pòdon mesurar dempuei l'exterior d'un trauc negre. Per exemple, un trauc negre cargat va replegar o atirar una carga d'un biais similar a un objècte ordinari tenent una carga similara. En revènge, lo rèsta dei proprietats de la matèria composant un trauc negre es desconegut après son intrada dins l'orizont deis eveniments. L'estructura d'un trauc negre es donc mau conegut e devesida entre tres o cinc zònas principalas, mai o mens teoricas, que son : la singularitat qu'es lo ponch dau trauc negre onte la gravitat devèn infinida. l'orizont deis eveniments qu'es lo limit entre l'univèrs conegut e lo trauc negre espereu. l'esfèra de fotons qu'es una zòna onte la gravitat es tant granda que lei fotons orbitan a l'entorn dau trauc negre. l'ergosfèra qu'es una zòna onte la gravitat d'un trauc negre en rotacion es capabla d'entraïnar dins son movement l'espaci e la matèria dins son movement. un disc d'acrecion en rotacion a l'entorn dau trauc negre format per la matèria atirada vèrs la singularitat
Proprietats fisicas e classificacion dei traucs negres
Un trauc negre tèn donc tres paramètres observables que son sa massa M, sa carga electrica Q e son moment angular J. Existís una inequacion, exprimida en unitats de Planck, que permet de definir l'ensems teoric dei valors possiblas per la carga electrica e lo moment angular en foncion de la massa :
Coma la massa es necessariàment positiva, se pòu definir una premiera classificacion formada per quatre familhas de traucs negres teorics segon lei valors adoptadas per lei dos autrei paramètres : Q = 0 e J = 0, trauc negre de Schwarzschild. Q = 0 e J ≠ 0, trauc negre de Kerr. Q ≠ 0 e J = 0, trauc negre de Reissner-Nordström. Q ≠ 0 e J ≠ 0, trauc negre de Kerr-Newman.