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Rencontre entre chercheurs et lycéens autour des trous noirs

Le 19 novembre, le lycée Grand Air d’Arcachon a participé à une Masterclass sur le thème des trous noirs. Organisé par des chercheurs du Centre d’études nucléaires de Bordeaux-Gradignan (CENBG, CNRS/Université de Bordeaux), le programme prévoyait une visioconférence avec un astrophysicien de la Nasa qui a échangé avec les lycéens depuis les Etats-Unis.

Souvent présents dans les films de science-fiction, les trous noirs fascinent le grand public. Que sont-ils vraiment ? Comment se manifestent-ils dans l’Univers ? C’est autour de ces questions que plusieurs classes de lycées ont travaillé pendant une journée, sous l’éclairage de Benoît Lott et Denis Dumora du CENBG à Bordeaux ainsi que Eric Nuss du LUPM à Montpellier. L’objectif était d’étudier des phénomènes cosmiques mettant en jeu des trous noirs à partir d’une démarche scientifique simple et à l’aide des données de Fermi-LAT, télescope spatial à rayons gamma de la Nasa.

Figure d’artiste d’un trou noir au centre d’un noyau actif de galaxie - © Nasa

Les trous noirs sont des objets célestes compacts dont la force de gravité est telle que même la lumière ne peut s’en échapper. Bien qu’on ne puisse pas les observer directement, il est possible de mettre en évidence leur présence à travers la détection de certains phénomènes cosmiques. Les lycéens ont étudié des galaxies particulières qui abritent des trous noirs gigantesques engouffrant de la matière ("quasars") ou l’éjectant dans des jets très rapides et lumineux ("blazars"). L’étude a porté également sur des explosions extrêmement puissantes d’étoiles très massives qui provoquent la naissance de nouveaux trous noirs, un phénomène connu sous le nom de "sursaut gamma".

Franc succès pour cette Masterclass : l’expérience sera probablement renouvelée

Cette journée a eu lieu conjointement dans trois classes de première et terminale situées en Gironde et dans l’Hérault. Le concept de Masterclass a été adapté de l’exemple de la physique des particules (1), qui rencontre un grand succès à l’échelle internationale (2). L’objectif de la Masterclasss sur Fermi est d’étudier des phénomènes cosmiques mettant en jeu des trous noirs à partir d’une démarche scientifique simple et à l’aide des données de Fermi-LAT, le télescope spatial à rayons gamma de la Nasa.

Denis Dumora présente Fermi-LAT, le télescope spatial à rayons gamma de la Nasa - © A. Carrasset

Les 70 élèves ont ainsi pu étudier une éruption majeure du blazar 3C 454.3, une galaxie active qui abrite un trou noir supermassif de 4 milliards de masse solaire, et le sursaut gamma GRB 080916C, marquant la fin de vie d’une étoile très massive et la formation d’un trou noir de masse stellaire. Les outils informatiques, adaptés de ceux utilisés par la communauté scientifique, et les données publiques de la Nasa étaient installés sur les ordinateurs des lycées. Des cartes du ciel similaires à celles des communiqués de presse de la Nasa ont également été réalisées. Un duplex avec David J. Thompson, astrophysicien dans un laboratoire américain, a conclu l’évènement.

Compte rendu du professeur : http://bordeaux.udppc.asso.fr/

(1) Les Masterclasses Internationales LHC ont lieu tous les ans vers février-mars. Le CNRS et le CEA y participent en accueillant dans leurs laboratoires près de 2 000 lycéens qui travaillent sur les données produites par les expériences Atlas, CMS, LHCb et Alice.

(2) En 2015, ce sont près de 200 laboratoires de plus de 40 pays qui ont accueilli 11 000 lycéens lors de 255 sessions Masterclass.