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Pourquoi un trou noir est noir ?

 
Pourquoi un trou noir est noir ?

Pourquoi un trou noir est noir ?Si vous voulez vous balader dans une autre dimension ou sur un autre monde, l’imaginaire collectif vous proposera sans doute de passer par un trou noir. Bien qu’on ne sache pas trop ce qui se passe à l’intérieur et de l’autre côté (si il y en a un !), le principe des trous noirs est bien connu.

 
 

Au 18 e siècle un mathématicien français Pierre Simon de Laplace avait compris bien avant que l’on ait les outils pour les détecter, que les trous noirs existaient. Il étudiait la gravitation et en est arrivé à la conclusion suivante : sur Terre nous sommes cloués au sol par la gravité. Or si vous voulez vous échapper de cette force qui vous lie à la terre vous devez atteindre ce que l’on appelle la vitesse de fuite. Sur notre planète, étant donnée sa densité, cette vitesse est à peu près de 11 kilomètres par seconde. C’est cette allure que les navettes spatiales doivent atteindre pour se mettre en orbite. L’idée géniale de de Laplace a été de se dire qu’il devait exister des objets si massifs que la vitesse de fuite dépasserait celle de la lumière (300 000 Km/s). Par conséquent si la lumière ne peut pas s’échapper de cet objet il deviendrait pour nous un grand trou noir.

Cette vision des choses n’est possible que si la lumière est composée de particules matérielles. Les progrès de la physique nous ont montré que la lumière n’était pas qu’une onde électromagnétique, mais pouvait se comporter comme un corps matériel dans certaines circonstances. Einstein va mettre tout le monde d’accord avec sa théorie de la relativité générale. Dans cette théorie, les lois de la physique sont bouleversées par le champ gravitationnel local. Concrètement, cela veut dire que près d’un objet massif, le temps ne s’écoule plus régulièrement et l’espace est déformé. Si l’espace est déformé le chemin le plus court entre deux points n’est plus une ligne droite mais une courbe que la lumière va suivre. Donc, au voisinage d’un astre massif elle va être déviée. Pour un trou noir la courbure est si importante que la lumière va être happée à l’intérieur.

Mais comment l’univers crée de tels monstres capables de tout avaler ? Les étoiles ont une durée de vie limitée et lorsque les grosses étoiles (plus de 5 fois la masse du soleil) explosent, leurs coeurs se contractent violemment. La matière qui n’a pas été expulsée va se comprimer d’une manière incroyable. Si on prenait un petit bout de cette matière dans notre main elle pèserait, vue sa densité, plusieurs milliards de tonnes. Sa densité déforme tellement l’espace temps qu’elle y « fait » un trou. Ce qui se passe à l’intérieur reste en dehors des limites de notre connaissance. Les règles de la physique sont complètement chamboulées et l’on ne peut que difficilement imaginer ce qui se passe dans un trou noir. De cette incompréhension naîssent différentes théories. L’une des plus séduisantes voudrait qu’un trou noir déforme tellement l’espace et le temps qu’il formerait des tunnels vers d’autres dimensions.

Wilfried Rochard
30/01/2006

 


Pour aller plus loin ...
 

> Pour tous savoir sur les trous noirs (page perso gafen).

> Tous savoir sur relativité (page perso spoirier).

> Une brève histoire du temps. Du Big Bang aux trous noirs de Stephen W. Hawking, Isabelle Naddeo-Souriau. Éditeur : J’ai lu (5 juillet 2000). ISBN : 2290307114.

> Trous noirs et distorsions du temps : l’héritage sulfureux d’Einstein de Kip Thorne, Stephen Hawking, Alain Bouquet. Éditeur : Flammarion (22 janvier 2001). ISBN : 208081463X.


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