Ba cái chết cho ngôi sao

Trois morts pour l'étoile

Chúng ta hãy theo dõi định mệnh của một ngôi sao có khối lượng nhỏ hơn 1,4 lần khối lượng  Mặt trời. Nó tắt một cách thanh thản. Khi hết nhiên liệu, ngôi sao chuyển từ kích thước  của các sao khổng lồ  đỏ (bán  kính 50 triệu km ) đến kích thước của trái Đất (bán  kính khoảng 6000 km). Ngôi sao trở thành sao lùn (H. 1). Nó rất nóng vì năng lượng của chuyển động sụp đổ biến đổi ra nhiệt. Nhiệt độ ở bề mặt của nó cấp 6000° . Nhiệt được bức xạ ra không gian. Màu trắng của bức xạ giống bức xạ Mặt trời nên nó có tên là  sao "sao lùn trắng". Mật độ của nó rất lớn: 1cm³  sao sao lùn trắng nặng 1 tấn. Nhưng cái gì đã cản trở sao sao lùn trắng không sụp đổ thêm nữa? Ai chống lại trọng lực? Chắc chắn không  phải là  bức xạ, vì  nó đã trở nên rất yếu. Nhà vật lý người Đức Wolfang Pauli, một trong những người sáng  lập ra Cơ học Lượng tử, cho chúng ta câu trả lời. Vào năm 1925, ông  khám phá ra rằng  hai electron không thể  bị  nén  lại với nhau được: chúng loại trừ nhau (khám phá của Pauli được biết dưới tên"Nguyên  lý ngoại trừ".)

 Trong  lúc sụp đổ, ngôi sao nén các electron mà nó chứa trong một thể tích càng  ngày càng  nhỏ. Càng bị nén chặt, các electron càng chống  cự và  tìm cách trốn thoát. Sự kháng cự này tạo nên một áp lực chống lại trọng lực, làm cho ngôi sao sao lùn không sụp đổ. Sự đẩy lẫn nhau giữa các electron này không  phải là do lực điện từ đẩy các điện tích cùng dấu mà là một trong những biểu lộ của  Cơ học  lượng tử.

Suivons le destin d'une étoile possédant une masse inférieure à 1,4 fois la masse du Soleil. Elle s'éteint dans la sérénité. A court de combustible, l'étoile passe de la taille d'une géante rouge (50 millions de kilomètres de rayon) à celle de la Terre (environ 6 000 kilomètres de rayon). L'étoile devient naine (fig. 1). Elle est toute chaude car l'énergie du mouvement d'effondrement a été convertie en chaleur. La température de sa surface est de l'ordre de 6 000 degrés. La chaleur est rayonnée dans l'espace. La couleur blanche du rayonnement, semblable à celle du Soleil, vaut à l'étoile le nom de «naine blanche». La densité est énorme : un centimètre cube de naine blanche pèse une tonne. Mais qu'est-ce qui empêche la naine blanche de s'effondrer encore plus? Qui tient tête à la gravité? Ce n'est certes pas le rayonnement devenu trop faible. Le physicien allemand Wolfgang Pauli, l'un des fondateurs de la mécanique quantique, nous donne la réponse. Il a découvert en 1925 que deux électrons ne peuvent être comprimés ensemble: ils s'excluent mutuellement (la découverte de Pauli est connue sous le nom de «principe d'exclusion»).

L'étoile, en s'effondrant, comprime les électrons qu'elle contient dans un volume de plus en plus petit. Plus ceux-ci sont entassés, et plus ils résistent et tentent de s'échapper. Cette résistance crée une pression qui, s'opposant à celle de la gravité, fait que la naine blanche ne s'effondre pas. Cette répulsion mutuelle des électrons n'est pas le fait de la force électromagnétique repoussant des charges électriques semblables, mais une des manifestations de la mécanique quantique.

Sự ra đời, đời sống và cái chết của một ngôi sao. Hình vẽ này cho ta cái nhìn bao quát về những chặng khác nhau của đời sống một ngôi sao như Mặt trời, sau từng chặng 100 triệu năm: ra đời từ sự sụp đổ của đám mây liên sao, ngôi sao đốt hydrogen trong suốt 9 tỉ năm, rồi biến thành khổng lồ đỏ đốt helium trong suốt 2 tỉ năm trước khi sụp đổ để trở thành sao sao lùn trắng. Vào cuối đời của nó, nó thành sao lùn đen, xác sao lạc trong bóng tối mênh mông của vũ trụ

Naissance, vie et mort d'une étoile. Ce dessin donne un aperçu, tous les 100 millions d'années, des diverses étapes de la vie d'une étoile comme le Soleil : naissance à partir de l'effondrement d'un nuage interstellaire, étoile brûlant de l'hydrogène pendant 9 milliards d'années, puis transformation en géante rouge brûlant de l'hélium pendant 2 milliards d'années, avant de s'effondrer et de devenir naine blanche. A la fin de sa vie, elle est naine noire, cadavre stellaire perdu dans l'obscurité de l'immensité cosmique.

Đồng thời với sự sụp đổ của tâm ngôi sao, các lớp tầng bên trên tách ra  khỏi ngôi sao. Được chiếu sáng bởi sao lùn trắng, chúng có dạng như một vành đai khí màu vàng và đỏ gọi là  "tinh vân hành tinh", (từ ngữ gây hiểu lầm vì những  tinh vân hành tinh và  hành tinh không liên hệ gì với nhau) (h. 2). Cái chết êm đềm này là số phận dành cho đa số các sao (trong đó có Mặt trời của chúng ta): những ngôi sao có khối lượng nhỏ hơn 1,4 khối lượng  Mặt trời  thống trị  dân số của các thiên hà. Cần phải có một kính thiên văn lớn mới xác định vị trí các sao sao lùn trắng bởi vì chúng sáng một cách yếu ớt. Sirius, ngôi sao sáng  nhất trong  bầu trời đêm, có sao  sao lùn trắng làm bạn. Sao sao lùn trắng sẽ mất hàng tỉ năm sức mới hết nhiệt. Lúc cuối khi trở thành sao "sao lùn đen" vô hình, nó sẽ nhập vô hàng ngũ của vô số xác sao chết đang rải rác trong sự bao la của  các thiên hà. Về phần tinh vân hành tinh, nó sẽ phân tán trong  không gian vừa gieo trong đó những nguyên tố  nặng đã được chế tạo trong những lò luyện của sao.

En même temps que l'effondrement du coeur, les couches supérieures se détachent de l'étoile. Illuminées par la naine blanche, elles prennent l'aspect d'un anneau gazeux jaune et rouge, appelé «nébuleuse planétaire» (terme trompeur, car les nébuleuses planétaires et les planètes n'ont aucun lien commun) (fig. 2). Cette mort douce est le sort réservé à la majorité des étoiles (y compris notre Soleil) : les étoiles de moins de 1,4 masses solaires dominent la population des galaxies. Il faut un grand télescope pour repérer les naines blanches, car elles brillent très faiblement. Sirius, la plus brillante étoile dans le ciel nocturne, a une naine blanche pour compagne. La naine blanche va mettre des milliards d'années à perdre sa chaleur. A la fin, transformée en «naine noire» invisible, elle rejoindra le rang des innombrables cadavres stellaires qui jonchent l'immensité des galaxies. Quant à la nébuleuse planétaire, elle se dispersera dans l'espace, l'ensemençant des éléments lourds fabriqués dans les creusets stellaires.

Fig. 2

Tinh vân hành tinh.

Hình này là tinh vân hành tinh Lyre. Đó là lớp vỏ bị đẩy bật ra bởi một sao đang hấp hối có khối lượng 1,4 khối lượng Mặt trời . Sao này vì cạn nhiên liệu, sụp đổ để thành sao lùn trắng (điểm sáng ở trung tâm của tinh vân). Chính bức xạ của  sao lùn trắng chiếu sáng tinh vân hành tinh  (ảnh, Hale Observatoires)

 Une nébuleuse planétaire. La photo montre la nébuleuse planétaire de la Lyre. C'est l'enveloppe éjectée par une étoile moribonde d'une masse inférieure à 1,4 fois la masse du Soleil. Celle-ci, à court de carburant, s'effondre pour devenir naine blanche (le point lumineux au centre de la nébuleuse). C'est le rayonnement de la naine blanche qui illumine la nébuleuse planétaire.  (photo, Hale Observatoires)

Chuyện gì sẽ xảy ra với ngôi sao có khối lượng  lớn hơn  1,4 khối lượng  Mặt trời?

Nó có quyền có một cơn hấp hối dữ dội hơn rất nhiều. Nhưng còn nữa, số phận cuối cùng  sẽ đi hướng khác nhau tùy theo ngôi sao nặng hơn hay ít hơn năm lần  Mặt trời.

Trước hết chúng ta hãy quan tâm tới sự kết thúc của một ngôi sao có khối lượng  nằm giữa 1,4 và 5 lần khối lượng  Mặt trời. Khối lượng gia tăng của ngôi sao làm nó nén lại mạnh hơn. Sự sụp đổ xảy ra quá nhanh (chỉ  một phân số của giây) đến nỗi  các electrons di chuyển  nhanh hơn, không có thời gian để tổ chức  sự kháng cự chống  lại trọng lực. Giới hạn 6000 km của bán  kính  sao lùn được vượt qua một cách nhanh nhẹn. Bán kính của  lõi sao thu lại chỉ còn 10 km. Mật độ cuối cùng  cực  kỳ  lớn, có thể  đạt tới 1 tỷ tấn cho  1cm³.  Như thể bạn nén khối lượng của 100 cái tháp Eiffel vào một thể tích bằng đầu bút bi của  bạn. Các nhân cũng  không thể kháng cự  lại sự nén này và  bị bể thành proton và  neutron. Các  electron bị ép gần quá sức vào các proton đến nỗi chúng buộc  phải kết hợp với proton để  sanh ra neutron và  neutrino. Các  neutrino mà  chúng ta đã  gặp trong  những  khoảnh khắc đầu tiên của  vũ trụ, trung thành với tiếng tăm của  chúng. Không tương tác  với vật chất, chúng lập tức phân tán. Tâm của sao trở thành một "nhân" neutron khổng lồ. Chúng chỉ sống được 15 phút ở trạng thái tự do, mất đi ý định chết khi bị cầm tù. Bây giờ, chính chúng chống lại trọng  lực và  làm cho sao neutron không sụp đổ nữa. Như trong trường hợp các electron, có  nguyên lý  loại trừ cho các neutron và chúng không thể  ép sát với nhau quá.

Vào thời kỳ cuối của sự sụp đổ tâm sao, một vụ nổ chớp nhoáng xảy ra. Những  lớp giống vỏ củ  hành giàu nguyên tố nặng bị bắn tung  vào không  gian với tốc độ hàng  ngàn  km/giây. Sự nổ  đạt một độ sáng bằng 100 triệu Mặt trời. Một điểm sáng xuất hiện trong  bầu trời, sáng gần như nguyên cả một thiên hà. Đó là  sao siêu mới. Sự ngưng sụp đổ đột ngột của  tâm sao gây bởi sự kháng cự các neutron là nguồn gốc của sự nổ khủng khiếp này. Một sóng xung  kích được tạo ra, truyền tới bề  mặt và đẩy những  lớp bên  trên của ngôi sao, gây ra sự nổ.

Trong các thiên hà, những cái chết nổ như vậy xảy ra khoảng  mỗi thế  kỷ một lần. Con người từ khi bắt đầu ghi lại những  quan sát của  mình đã thấy khoảng một chục cái chết như vậy trong giải Ngân Hà . Năm 1571, chàng tuổi trẻ Tycho Brahe đã quan sát được  một "ngôi sao mới" trong chòm sao Cassiopée.  Sự khám phá  đã  gieo vào trí óc ông  sự nghi ngờ về những bầu trời bất biến của Aristote. Cái còn lại của vụ nổ supernova hiện  nay mang tên  ông. Ngày 23 tháng  2 năm 1987, một supernova trong một trong số các thiên hà sao lùn vệ tinh của  Ngân Hà , đám mây Magellan lớn ở cách khoảng  150 000 năm ánh sáng, đã làm lung lay thế giới thiên  văn học. Tất cả các phương tiện quan sát hiện đại (kính thiên văn  lớn đặt trên  mặt đất, vệ tinh không gian và  những  dụng cụ  khác mà Tycho Brahe không thể  tưởng tượng nổi) đã đóng góp với nhau để nghiên cứu hiện tượng  lạ lùng này. Ngay cả những  neutrino thoát ra từ tâm sụp đổ của  ngôi sao chết cũng  đã  được thu nhận bởi các  máy dò đặt sâu tới vài  cây số dưới đất, trong các mỏ  vàng  đã  được dùng vào việc khác.

Nhưng  một trong  số những  supernova  nổi tiếng  nhất trong các annales (quyển sách ghi những sự kiện từ năm này qua năm khác) thiên văn  học, chắc  chắn là  sao có nguồn gốc  là  phần còn  lại của một vụ  nổ sao mà ngày nay người ta  gọi là "Tinh vân Cua".  Ngôi sao khách này (đây là  một tên  rất đẹp mà  các  nhà  thiên  văn học Trung  quốc đã đặt) xuất hiện buổi sáng ngày 4 tháng  7 năm 1054. Nó sáng  như sao Vénus, ngay cả  ban  ngày cũng  thấy được và  kéo dài hàng mấy tuần  lễ. Tuy nhiên, trong  những  ghi chép Thiên văn  học  ở  phương Tây vào thời kỳ đó, người ta  không  tìm thấy ghi chú về nó. Các tác giả  chắc  tin vào vũ trụ  bất biến, không đổi của  Aristote  hơn  là  tin  vào chính mắt họ.

Que se passe-t-il avec une étoile de plus de 1,4 masses solaires?

 Elle a droit à une agonie beaucoup plus violente. Mais là encore, le sort final divergera selon que l'étoile est plus ou moins massive que cinq Soleils environ.

 Intéressons-nous d'abord à la fin d'une étoile dont la masse est entre 1,4 et 5 masses solaires. La masse accrue de l'étoile la comprime davantage. L'effondrement se passe si vite (une fraction de seconde) que les électrons sont pris de vitesse et n'ont pas le temps d'organiser leur résistance à la gravité. Le cap des 6 000 kilomètres du rayon de la naine blanche est allégrement franchi. Le rayon du cœur de l'étoile se rétrécit jusqu'à 10 kilomètres. La densité finale est extrême. Elle peut atteindre 1 milliard de tonnes par centimètre cube. C'est comme si vous comprimiez la masse de cent tours Eiffel dans le volume de la pointe de votre stylo à bille. Les noyaux ne peuvent résister à la compression et se brisent en protons et en neutrons. Les électrons sont tellement serrés contre les protons qu'ils sont contraints de s'unir avec eux pour engendrer neutrons et neutrinos. Les neutrinos, que nous avons déjà rencontrés dans les premiers instants de l'univers, sont fidèles à leur réputation. N'interagissant pas avec la matière, ils s'échappent tout de suite. Le cœur de l'étoile devient un gigantesque «noyau» de neutrons. Ceux-ci, qui ne vivent que 15 minutes à l'état libre, perdent leur velléité de mortalité quand ils sont emprisonnés. Ce sont eux qui résistent maintenant à la gravité et font que l'étoile à neutrons ne s'effondre pas. Comme c'est le cas pour les électrons, il existe un principe d'exclusion pour les neutrons et ceux-ci ne peuvent être trop serrés ensemble.

Au terme de l'effondrement du coeur, une fulgurante explosion se produit. Les couches en pelures d'oignon fertilisées en éléments lourds sont projetées dans l'espace à des milliers de kilomètres par seconde. L'explosion atteint la brillance de 100 millions de Soleils. Un point lumineux surgit dans le ciel. C'est une « supernova ». L'arrêt brutal de l'effondrement du cœur provoqué par la résistance des neutrons est à l'origine de cette explosion cataclysmique. Une onde de choc est créée, qui se propage vers la surface et repousse les couches supérieures de l'étoile, provoquant son éclatement.

Dans les galaxies, ces morts explosives surviennent à peu près tous les siècles. L'homme, depuis qu'il a commencé à consigner ses observations, en a vu environ une dizaine dans la Voie lactée. En 1572, le jeune Tycho Brahe avait observé une «nouvelle étoile» dans la constellation de Cassiopée. Découverte qui sema le doute dans son esprit quant à l'immuabilité des cieux d'Aristote. Ce qui reste de la supernova porte maintenant son nom. Le 23 février 1987, une supernova dans une des galaxies naines satellites de la Voie lactée, le grand nuage de Magellan à quelque 150 000 années-lumières de distance, a secoué le monde astronomique. Tous les moyens d'observation modernes (grands télescopes au sol, satellites spatiaux et autres instruments que Tycho Brahe n'aurait jamais pu imaginer) furent mis à contribution pour étudier cet événement extraordinaire. Même les neutrinos échappés du coeur effondré de l'étoile morte furent capturés par des détecteurs placés à des kilomètres sous terre, dans des mines d'or désaffectées.

Mais une des supernovae les plus célèbres dans les annales astronomiques est sans nul doute celle qui fut à l'origine du reste de supernova qu'on appelle maintenant «nébuleuse du Crabe ». Cette «étoile invitée» (c'est le joli nom que les astronomes chinois lui donnèrent) apparut le matin du 4 juillet 1054. Aussi brillante que Vénus, elle fut visible de jour, des semaines durant. Pourtant, on ne trouve nulle mention d'elle en Occident dans les écrits astronomiques de l'époque. Leurs auteurs devaient avoir plus confiance en l'univers immuable et inchangeant d'Aristote qu'en leurs propres yeux...

Fig. 3.

Tinh vân Cua.

Hình chụp những gì còn lại của ngôi sao đã nổ trong Giải Ngân hà ngày 04/07/1054. Trung tâm ngôi sao sụp đổ  thành sao neutron có bán kính 10 km, ở gần tâm của tinh vân. Sao neutron này gởi cho chúng ta các tín hiệu vô tuyến một cách định kỳ và được biết dưới tên pulsar (xem thêm hình 4). Lớp vỏ bị xé rách của sao tiếp tụ giãn nở, bị năng lượng của sự nổ đầu đẩy ra, hiện nay trải rộng ra hàng trăm tỉ cây số. Nhờ vậy nó gieo rắc vô môi trường liên sao những nguyên tố nặng đã chế ra trong đời sống của sao và trong khi nổ

Đã  khá  lâu rồi " sao chủ" đã  không còn được nhìn thấy bằng  mắt trần nữa. Với kính thiên  văn, người ta có thể  phân biệt được  phần còn  lại của  vụ  nổ sao, sáng  một cách yếu ớt và có dạng giống  như một con cua nên  từ đó nó có tên  như vậy. Nhưng  cái làm cho nó nổi tiếng  là , người ta khám phá ra một ngôi sao neutron bên trong lòng nó vào năm 1967. Sao này đã được các  nhà  thiên  văn  Mỹ Walter Baade và  Fritz Zwicky tưởng tượng  ra từ năm 1934, thực sự là  kết quả  từ  cái chết của một ngôi sao. Nó được thể  hiện dưới dạng  một ngôi sao sáng rồi tắt 30 lần trong  1 giây, do đó  nó còn có tên  là  pulsar. Hành vi kỳ  lạ  này trước  hết là  do sao neutron không  phát xạ hết toàn bộ bề  mặt của  nó. Ánh sáng (mà nhiều nhất  là loại radio, vô tuyến) ló ra thành hai chùm tia giống  như chùm tia sáng  phát ra từ  đèn  pha. Hơn  nữa, sao neutron tự quay quanh nó rất nhanh, do đó  tạo cảm giác là nó sáng  rồi tắt mỗi khi chùm tia sáng của  nó  quét đến trái đất. Pulsar sắp đóng  vai trò  ngọn đèn  pha  của  bầu trời trong  nhiều triệu năm. Nguồn năng  lượng  dự trữ của  nó được tích trữ trong  quá  trình sụp đổ rồi sẽ  cạn  dần. Nó quay càng ngày càng  chậm và  cuối cùng sẽ không còn bức xạ  nữa. Được  bao bọc  bởi sự  im lặng của  những cái chết, xác sao chết này không thể được  thấy  cũng như nghe nữa. Trong giải Ngân  Hà, cứ một ngàn ngôi sao là có một ngôi sao kết thúc cuộc đời mình thành một pulsar.

Cuối cùng, chúng ta nói đến cái chết của ngôi sao quyết định nhất . Đây là số phận của sao có  khối lượng  lớn  hơn khoảng 5 lần  khối lượng của  Mặt trời phải chịu. Khối lượng  rất lớn  gây sự sụp đổ vô cùng dữ dội. Lần  này,  không chỉ những  electron mà  ngay cả  những  neutron cũng  bị  bất ngờ. Chúng  không có thời gian để  tổ chức  kháng cự lại trọng lực. Trọng lực này không  thể dừng  lại được nữa. Nó ép vật chất ở  tâm ngôi sao vào một thể tích nhỏ đến  mức trọng trường sinh tra trở  nên vô cùng lớn. Tâm của  sao trở thành một lỗ đen.

Cũng  như trong trường  hợp trước, sự sụp đổ dữ dội tạo ra vụ nổ khổng  lồ làm văng ra các  lớp trên cùng của sao vào không gian: sự ra đời của một lỗ đen cũng được chào mừng bằng  sự bùng nổ supernovae. Lần  này, ngôi sao chết cũng  chẳng còn để  lại xác chết có thể  nhìn thấy được. Từ  nay về sau, như chúng ta đã  biết, nó chỉ thể  hiện sự có  mặt của nó bằng  những  hiệu ứng  trọng  lực mà  nó tác  dụng  lên các  vất chất đi qua  gần  nó. Nó làm chậm thời gian. Nó biến các  nhà  vũ trụ quá  táo bạo thành những cộng mì sợi Ý và sẽ nghiền nát họ. Đối với người quan sát trên trái đất, lỗ đen rất khó  dò ra. Trừ khi, như chúng  ta đã biết, nếu nó cặp đôi với một ngôi sao khác đang còn sống. Lỗ đen lúc đó sẽ cuốn hút khí  quyển của  ngôi sao thấy được  về  phía  nó. Các  nguyên tử khí trong  khí  quyển này phát ra tia X trong lúc rơi vào lỗ đen và  sẽ tiết lộ sự hiện diện của nó. Người ta nghĩ rằng có tồn tại một lỗ đen theo hướng chòm sao Cygne, chỗ có  một nguồn tia X rất sáng. Trong giải Ngân Hà, các  lỗ đen có các sao sao lùn và  pulsar ít hơn   rất nhiều: các sao nặng là thiểu số trong dân số của thiên  hà.

Il y a déjà bien longtemps que l'étoile-hôte n'est plus visible à l'aeil nu. Avec un télescope, on peut discerner un reste de supernova rayonnant faiblement et qui a la forme d'un crabe, d'où son nom (fig. 46). Mais ce qui lui donne sa notoriété, c'est la découverte en son sein d'une étoile à neutrons, en 1967. Celle-ci, imaginée dès 1934 par les astronomes américains Walter Baade et Fritz Zwicky, résultait donc bel et bien de la mort d'une étoile. Elle se manifesta sous la forme d'une étoile qui s'allumait et s'éteignait 30 fois par seconde, d'où son nom de «pulsar». Ce comportement bizarre vient d'abord du fait que l'étoile à neutrons ne rayonne pas sur toute sa surface. La lumière (qui est surtout de nature radio) émerge en deux minces faisceaux semblables à celui d'un phare. De plus, l'étoile à neutrons tourne très vite sur elle-même, d'où l'impression qu'elle s'allume et s'éteint chaque fois qu'un faisceau lumineux balaie la Terre (fig. 47). Le pulsar va jouer son rôle de phare céleste pendant plusieurs millions d'années. Sa réserve d'énergie, emmagasinée lors de l'effondrement, va s'épuiser. Il tournera de moins en moins vite et finira par ne plus rayonner. Enveloppé du silence des morts, ce cadavre stellaire ne pourra plus être vu ni entendu. Une étoile sur mille dans la Voie lactée finit sa vie en pulsar.

Nous en arrivons enfin à la plus définitive des morts stellaires. C'est le sort que subit une étoile plus massive que 5 Soleils environ. Une très grande masse provoque un effondrement extrêmement violent. Cette fois, non seulement les électrons, mais également les neutrons, sont pris au dépourvu. Ils n'ont pas le temps de s'organi­ser pour résister à la gravité. Celle-ci ne peut plus être arrêtée. Elle comprime la matière au coeur de l'étoile en un volume si petit que le champ de gravité qui en résulte est énorme. Le coeur de l'étoile est devenu trou noir.

 Comme dans le cas précédent, la violence de l'effondrement pro­duit une explosion gigantesque qui projette les couches supérieures de l'étoile dans l'espace : la naissance du trou noir est aussi saluée par la déflagration d'une supernova. Cette fois, l'étoile morte ne laissera même pas de cadavre visible. Elle se manifestera désormais, nous l'avons vu, par les effets gravitationnels qu'elle exerce sur tout objet qui passe à proximité. Elle ralentira le temps. Elle transformera les astronautes trop hardis en spaghetti et les broiera. Pour un observateur terrestre, le trou noir sera très difficile à détecter. Sauf, nous l'avons vu, s'il fait partie d'une paire dont l'autre membre serait une étoile encore en vie. Le trou noir attirera alors l'atmosphère gazeuse de l'étoile visible vers lui. Les atomes de gaz dans cette atmosphère émettront de la lumière X en tombant vers le trou noir, et trahiront ainsi la présence de ce dernier. On pense qu'un trou noir existe dans la direction de la constellation du Cygne, à l'emplacement d'une source X très brillante (voir figure 5). Dans la Voie Lactée, les trous noirs sont beaucoup moins nombreux que les naines blanches et les pulsars: les étoiles massives sont minoritaires dans la population galactique

Pulsar

Pulsar là một sao neutron có bán kính 10 km quay quanh chính nó rất nhanh và hoạt động như một đèn pha vũ trụ. Pulsar không phát xạ tất cả bề mặt của nó, mà  phát ra hai chùm sáng (Nhất là ánh sáng có tính vô tuyến). Một quan sát viên trên trái đất sẽ nhận tín hiệu vô tuyền từ pulsar mỗi khi chùm tia quét qua trái Đất. Các tín hiệu phát ra liên tục với nhau, cách nhau bởi khoảng thời gian bằng thời gian mà ngôi sao quay một vòng xung quanh chính nó. Pulsar nhanh nhất được phát hiện, gởi cho chúng ta cứ 1,6 phần ngàn giây là một tín hiệu , nghĩa là  nó quay 600 vòng một giây quanh chính nó. Một con quay thực sự của bầu trời!

Fig. 4

 Le pulsar. Un pulsar est une étoile à neutrons de 10 kilomètres de rayon qui tourne très vite sur elle-même et qui se comporte comme un phare cosmique. Le pulsar ne rayonne pas sur toute sa surface, mais en deux faisceaux lumineux (la lumière est surtout de nature radio). Un observateur terrestre recevra un signal radio du pulsar chaque fois qu'un faisceau balaie la Terre. Les signaux se succèdent, séparés par un intervalle de temps égal au temps mis par l'étoile pour faire un tour complet sur elle­même. Le pulsar le plus rapide qui ait été détecté nous envoie des signaux tous les 1,6 millième de seconde, c'est-à-dire qu'il fait 600 tours sur lui­même en une seconde. Une vraie toupie céleste!

1: Lớp vỏ bao của ngôi sao nhìn thấy được; 2: Vật chất của sao rơi vô lỗ đen; 3 Lỗ đen; 4: đĩa quanh lỗ đen phát ra ánh sáng X; 5:  chuyển động quỹ đạo

H. 5

Lỗ đen quay theo quỹ đạo quanh sao siêu lớn, lôi cuốn bằng lực hấp dẫn lớp vỏ bao của sao này. Vật chất sao này khi rơi  vô lỗ đen và đồng thời tạo thành đĩa khí xung quanh nó, nóng lên và phát ra tia X, tiết lộ cho ta biết sự có mặt của lỗ den