Au coeur des trous noirs

Si on comprime donc la Terre dans une sphère très petite et extrêmement dense, la vitesse de libération va devenir immense. Que se passera-t-il si elle devient plus grande que la vitesse de la lumière ?

HÉCATE : Eh bien même la lumière ne pourra s’en aller ! Elle n’ira pas assez « vite » pour échapper à la gravitation devenue gigantesque.

. Ce point de « non-retour » est l’équivalent de l’horizon ou de la surface du trou

pour un trou noir, la surface est purement mathématique. Elle n’a aucune matérialité. Tu ne sentirais absolument rien en la traversant. Elle est simplement définie par le fait qu’un retour en arrière n’est plus possible au-delà de celle-ci. Mais on ne se « cognerait » pas dessus. C’est exactement comme si tu étais un poisson dans un torrent qui précède une chute d’eau. Naturellement, la vitesse de l’eau augmente au fur et à mesure que tu t’approches de la chute.

Et vient un moment où même le poisson nageant le plus vite possible dans le sens opposé se trouve irrémédiablement entraîné

si on faisait le calcul avec la valeur de la masse de la Terre et avec celle de la vitesse de la lumière, toutes deux bien connues depuis longtemps, on trouverait qu’il faut comprimer la Terre dans une sphère de quel rayon pour qu’elle devienne un trou noir ?

HÉLIOGABALE : Le rayon ne serait que de quelques millimètres.

La première chose à comprendre est que les trous noirs ne sont pas nécessairement aussi denses que ce que l’on vient d’évoquer. Si la masse considérée est beaucoup plus grande que celle de la Terre, il n’est pas utile de la comprimer tant que cela pour obtenir un trou noir. Par exemple, si on considère la masse d’une petite galaxie, la densité à atteindre pour former un trou noir ne serait pas plus grande que celle de l’air de notre atmosphère. Beaucoup de trous noirs situés aux centres de galaxies ne sont pas plus denses que de l’eau.

les trous noirs sont des ogres qui dévorent tout !

HÉLIOGABALE : On le dit souvent mais c’est faux. Certes, ce qui tombe dedans est perdu pour toujours. C’est ce qui les définit : rien de ce qui est à l’intérieur ne peut s’échapper. Mais, en fait, ils n’attirent pas les astres environnants davantage que s’ils étaient une étoile ou quoique ce soit d’autre ayant la même masse. Comme la plupart sont de plus assez petits, en fait, ils n’ont rien de gargantuesque

si le Soleil implosait en trou noir, nous aurions des problèmes quand même…

HÉLIOGABALE : Bien sûr, après huit minutes (le temps que la lumière qu’il génère met pour venir jusqu’à nous), nous serions plongés dans l’obscurité et donc dans le froid. Mais du point de vue de sa trajectoire, la Terre continuerait de tourner autour, exactement comme en ce moment. La gravitation se moque de savoir si la source est un trou noir ou une étoile : si la masse est la même, la force est la même.

Damien Saez, comme toujours en ce moment ?

HÉLIOGABALE : Évidemment ! C’est l’un des meilleurs poètes de la chanson française contemporaine. Un « anarchitecte », pour reprendre ses mots. Les Meurtrières, La Prière, Les fils d’Artaud, Tango… magnifiques !

relativité générale est la théorie de la gravitation. Elle est donc aussi la théorie de l’espace et du temps en présence de masses et d’énergie. La relativité restreinte est plus modeste : elle s’intéresse essentiellement aux mouvements dans un espace « plat », c’est-à-dire dépourvu de courbure, comme nous l’apprenons à l’école.

’est bien la Lune qui cause ce phénomène. Mais en fait, elle crée deux poches d’eau : une de son côté et une du côté opposé. C’est assez facile à sentir. Le centre de la Terre est à l’équilibre. Disons, de manière imagée, que la force gravitationnelle est contrebalancée exactement par la force centrifuge. Du côté de la Lune, l’eau est « attirée » parce qu’il y a plus de gravitation et moins de force centrifuge, et du côté opposé, l’eau est « repoussée » parce qu’il y a moins de gravitation et plus de force centrifuge. Ce qui crée bien deux poches. La Terre subit donc un effet d’étirement à cause de la Lune. Comme l’eau est, par définition, fluide, c’est à travers ses mouvements qu’on le voit le plus aisément.

Un « petit » trou noir, vu de l’extérieur, peut contenir un volume immense à l’intérieur.

! D’abord, pour un trou noir qui tourne, il n’y a plus un seul horizon mais deux horizons. À l’intérieur de l’horizon des événements, celui que nous évoquions jusqu’à maintenant, se trouve l’horizon de Cauchy. On ne sait pas très bien ce qui arrive quand on s’approche de cet horizon interne dit de Cauchy.

’espace lui-même tourne autour du trou noir. Il y a un effet d’entraînement du référentiel.

la zone située à l’extérieur de l’horizon, mais à l’intérieur de la limite statique, est fort intéressante. Elle se nomme ergosphère. Et, bien que celle-ci soit au sens strict et littéral à l’extérieur du trou noir (puisqu’elle se trouve au-delà de l’horizon), il s’y passe des choses étranges ! Il y est, en particulier, impossible de demeurer statique. Quelle que soit la puissance de nos moteurs de fusée, l’entraînement de l’espace est tel que rien ne peut s’opposer au mouvement de rotation. En fait, peu importent nos efforts : c’est le trou noir qui décide de notre vitesse de rotation, nous sommes ici complètement tributaires de l’espace-temps lui-même.

Les trous noirs possèdent une entropie gigantesque. Ce qui signifie qu’ils sont associés à un « désordre » important.

• Les trous noirs de faible masse sont très chauds et s’évaporent.

• Pour tous les processus classiques ou quantiques, il existe un « processus inverse » et l’information n’est donc en principe jamais perdue. Mais il n’y a pas de « processus inverse » possible pour la chute dans un trou noir. Cette situation est extrêmement spécifique.

• Nous ne savons pas ce qu’il advient de l’information physique lors de l’évaporation d’un trou noir.

, à l’époque romantique, rien n’était plus glorieux ou désirable que d’être condamné bien qu’étant innocent. C’est ce qui transformait le beau en sublime. Je crois qu’aujourd’hui encore, susciter le rejet de

ceux qui ne nous connaissent pas ni ne nous comprennent est presque bon signe : seules les idées mièvres ne suscitent aucune réaction. Il faut juste rester rigoureux, modeste

Le Higgs, c’est bien l’origine de la masse ?

HÉLIOGABALE : Pas vraiment. C’est ce qui est dit trop souvent. Je pense plutôt qu’il faut le voir comme l’entité physique qui permet de comprendre pourquoi le réel est effectivement diversifié alors que les forces sont unifiées dans les théories. On apprend que la science des particules élémentaires énonce que les forces qui nous semblent si différentes sont en réalité la même chose. Et pourtant, au quotidien, elles ne le sont pas : la force nucléaire n’est heureusement pas la force électrique. C’est un peu le rôle du Higgs que de lever la contradiction entre la convergence annoncée et la multiplicité observée. Grâce à lui, ce qui est identique dans certains cas peut effectivement se différencier dans d’autres cas.

. Il me semble que la matière doit aller extrêmement vite quand elle s’effondre et, si rebond il y a, celui-ci ne devrait prendre qu’une fraction de seconde.

HÉLIOGABALE : C’est bien le cas… si on mesure le temps avec une montre qui se déplace avec la matière ! Mais imaginons maintenant qu’on observe ce rebond depuis un lieu éloigné.

HÉCATE : Par exemple, un astronome qui regarderait dans son télescope ?

HÉLIOGABALE : Par exemple, oui. Eh bien, pour celui-ci, le temps pris par ce même rebond serait gigantesque !

HÉCATE : C’est l’effet de dilatation du temps dans un champ gravitationnel intense dont nous parlions l’autre jour. Et ce temps serait plus grand que l’âge de l’Univers ?

HÉLIOGABALE : Tu as tout compris. Le temps de rebond mesuré de loin est effectivement, en général, plus grand que l’âge de l’Univers, ce qui explique que nous ne voyons pas les trous blancs mais juste les trous noirs. Ils sont comme figés dans leur mouvement.