WATCH : Pourquoi la mort des trous noirs est un problème pour les physiciens ?

De toutes les choses étranges, colossales et inconnues qui existent dans l’espace, aucune n’est aussi déroutante que les trous noirs – ces régions profondes et sombres de masse et de gravité extrêmes qui parsèment l’Univers. Si certains ont émis l’hypothèse que la “mort par trou noir” impliquerait un rôtissage douloureux, les physiciens s’accordent généralement à dire que si l’on s’approche trop près de l’horizon des événements, le corps est “spagettifié”, car les forces de marée gravitationnelles l’étirent. Mais qu’en est-il du trou noir lui-même ? Comment meurt-il ? Et où vont alors tous ces hypothétiques restes humains spaghettis ?

Comme la plupart des choses qui existent, les trous noirs ne peuvent pas échapper à leur propre fin inévitable. Au bout d’un temps très long, ils s’évaporent dans le néant, un peu comme une flaque d’eau par une journée chaude. Cela se produit grâce au rayonnement de Hawking qui s’échappe de partout, et notre compréhension actuelle de la physique qui se cache derrière tout cela pose de nombreux problèmes, comme l’explique le dernier épisode de Physics Girl.

Pourquoi un trou noir est-il si noir ? Le fait que même la lumière ne puisse échapper à l’attraction gravitationnelle d’un trou noir signifie qu’elle est totalement imperceptible. Il faut une certaine forme de lumière pour voir quelque chose, ce qui signifie que malgré le fait que les physiciens étudient les trous noirs depuis des décennies, personne n’en a jamais détecté un directement.

Si la plupart d’entre vous savaient probablement déjà que même la lumière ne peut s’échapper d’un trou noir, ce n’était pas une tâche facile pour les scientifiques au départ. Selon les lois de la physique, la lumière voyage toujours à la vitesse de la lumière, alors comment pourrait-on la capturer ? Grâce à la théorie générale de la relativité d’Einstein, nous savons que la masse déforme l’espace lui-même, et nous en percevons les effets sous la forme de la gravité.

Lorsqu’un objet d’une masse incroyable, comme un trou noir, déforme l’espace-temps de manière aussi radicale, la lumière continue de voyager à la vitesse de la lumière lorsque les deux objets se rencontrent, mais selon une trajectoire incurvée spéciale qui ne peut jamais ressortir du trou noir. Si vous avez du mal à comprendre, la vidéo ci-dessus propose une animation simple pour vous montrer comment cela fonctionne.

Pendant que toute cette lumière est aspirée dans un tourbillon théorique, le trou noir a ses propres problèmes, notamment le fait qu’il meurt atrocement lentement. Comme l’explique Physics Girl, d’innombrables paires de particules virtuelles, intriquées au niveau quantique, se forment soudainement à l’horizon des événements, et la particule chargée négativement est aspirée, tandis que la particule à énergie positive s’échappe. Ce phénomène fait que le trou noir perd constamment de la masse, et qu’un jour, il sera réduit à néant.

“Cette image est relativement simple et convaincante, mais elle est trompeuse et peut entraîner des problèmes si elle est prise au sérieux”, explique Physics Girl. Pourquoi ? Je vais laisser la vidéo ci-dessus vous l’expliquer, car croyez-moi, vous aurez besoin de quelques animations intelligentes pour vous en sortir. Disons simplement que les lois établies de la physique ne fonctionnent pas comme elles le devraient autour des trous noirs. Si vous suggérez que les choses se passent d’une certaine manière en raison de ce que dit une loi, cela signifie qu’une autre loi, également établie, doit être fausse, et c’est un problème qu’aucun physicien n’a réussi à concilier.