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Rien n’est plus étrange qu’un trou noir. Le cadavre obscurci d’un ancien soleil d’où même la lumière ne peut s’échapper, un trou noir se forme lorsqu’une étoile massive et mourante se froisse sous sa propre gravité. Il rétrécit jusqu’à ce que toute sa masse soit contenue dans un point infiniment dense, appelé singularité. Sa gravité est si intense que si quelque chose s’aventure dans une frontière invisible autour de la singularité, appelée horizon des événements, il ne peut s’échapper.

Juste à l’extérieur de l’horizon des événements tourbillonne un matériau à haute température – le disque d’accrétion — attendant de « tomber” dans le trou noir comme de l’eau en spirale dans un drain. Le disque émet des rayons X, une forme de lumière à haute énergie, car la matière se déplace si vite que son frottement génère beaucoup de chaleur. Des jets d’énergie et de matière, dont les formations restent un mystère, peuvent s’éloigner du disque d’accrétion pendant des centaines de milliers d’années-lumière.

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En pointant vers l’horizon des événements, un anneau de photons entoure le trou noir. Cette boucle de lumière, appelée orbite circulaire stable la plus interne, décrit le bord du trou noir comme un œil de taureau. Et à partir de son point mort, le trou noir évapore de l’énergie appelée rayonnement de Hawking, ce qui fait que le tout rétrécit légèrement et lentement. Des milliards ou des billions d’années après sa naissance, le trou noir s’évaporera entièrement.

Spaghettification

Au début, vous flottez sans soucis dans l’espace-temps, vous approchez progressivement d’un trou noir. Le remorqueur gravitationnel sur vos pieds n’est pas très différent de celui sur votre tête.

À mesure que vous vous rapprochez, la gravité du trou noir devient gênante. Parce que vos chaussures sont plus proches de 5 ou 6 pieds, elles ressentent plus sa traction en premier.

Le trou noir vous tire bientôt les pieds beaucoup plus fort que le reste d’entre vous. Ils commencent à s’éloigner de vos mollets.

Cette sensation inconfortable grandit à mesure que vous êtes enfilé dans un brin mince, ou spaghettifié. C’est fini, mec.

Qui Va Résoudre le Paradoxe de l’information ?

Lorsqu’un objet traverse l’horizon des événements dans un trou noir, il ne peut jamais en sortir — il, et toutes les informations sur son identité, sont piégés pour toujours. Mais les trous noirs s’évaporent lentement lorsqu’ils fuient le rayonnement de Hawking dans l’espace. Alors, quand ils disparaissent, que devient l’information piégée à l’intérieur? La mécanique quantique dit que de telles informations ne peuvent jamais être détruites. Voici comment quatre physiciens différents ont tenté de résoudre ce soi-disant paradoxe de l’information.

Leonard Susskind (Linda A. Cicero / Stanford News Service)

Leonard Susskind, Station d’informationinstitution: Stanford Universityannée: 2008Connu pour: Co-création de la théorie des cordes Idea:Dans son livre The Black Hole War, Susskind dit que la physique quantique dicte que l’information reste sur le trou noir le bord, même pendant que l’objet tombe dedans. Stephen Hawking l’a combattu, disant que l’information a disparu pour toujours, donc la mécanique quantique doit être imparfaite.

Joseph Polchinski (photo Sonia Fernandez /UCSB)

Joseph Polchinski, FirewallInstitution: Université de Californie, Santa Barbarayannée: 2012Connu pour: Découvrir les D-branes, expliquer ce que sont les D-branes (une chose de la théorie des cordes) Idée: Une fois qu’un trou noir a perdu environ la moitié de lui-même à un rayonnement de colportage, l’horizon des événements ne peut plus stocker suffisamment d’informations codées pour raconter l’histoire de ce qu’il y a à l’intérieur. Après cela, rien ne peut entrer à l’intérieur sinon ses informations seront perdues, et la singularité entre essentiellement en collision avec l’horizon des événements. Un ”pare—feu » — un mur de particules énergétiques nées d’une collision – se trouve alors juste à l’extérieur de l’horizon, incinérant tout ce qui tente de le traverser.

Gerard ‘t Hooft (Université d’Utrecht)

Gerard ’t Hooft, Code cachéinstitution: Université d’Utrecht Année:2015Connu pour: Avoir remporté le Prix Nobel de physique en 1999Idea: ’t Hooft élaboré sur l’idée de Susskind. À mesure que l’objet s’approche du bord du trou noir, le champ gravitationnel de ce dernier change. Cela déplace le rayonnement de colportage sortant d’une manière qui code les informations sur l’objet.

Stephen Hawking, HologramsInstitution: Université de Cambridgeannée: 2015Connu pour: Inventer le rayonnement de Hawking, être Stephen HawkingIdea: Après avoir prétendu pendant des années que l’information était détruite, le célèbre physicien a changé d’air. L’année dernière, il a dit qu’un objet 3D laisse un timbre 2D – un hologramme – sur l’horizon des événements au fur et à mesure qu’il entre. Au fur et à mesure que le rayonnement de Hawking se déplace, une impression de l’identité de l’objet est estampillée sur l’hologramme.

Comment voir un Trou noir

Roen Kelly / Discover Magazine

Tout comme les planètes orbitent autour du soleil, les étoiles orbitent autour du trou noir central de notre galaxie, Sagittaire A* (prononcé « Une étoile”). Des scientifiques de l’Université de Californie à Los Angeles observent leur danse de maypole depuis plus de 20 ans.

Sagittaire A* a récemment tenté de déchiqueter un objet mystérieux. En 2011, les astronomes ont découvert G2, qu’ils pensaient être un nuage de gaz, sur une trajectoire de quasi-collision avec le centre galactique. Ils croyaient que le trou noir déchirerait G2 avant de le manger. G2 a fait un peu de spaghettify, mais il a tenu bon et a continué son chemin. Les scientifiques croient maintenant que le gaz recouvre une étoile secrète, dont la gravité protégeait les nuages de l’anéantissement total.

Toutes les stars n’ont pas autant de chance. En octobre 2015, des astronomes ont observé un trou noir supermassif dans la galaxie PGC 043234 – à 290 millions d’années-lumière – déchiqueter une étoile, l’enfoncer dans le disque d’accrétion, puis la manger pour le déjeuner dans l’espace.

Au-delà des trous noirs

Roen Kelly / Discover Magazine

Bien que nous ayons des preuves solides de l’existence de trous noirs, de nombreux détails restent flous, laissant ouvertes d’étranges portes de possibilités. À l’extrémité spéculative du spectre se trouve le monde étrange des trous de ver et des trous blancs.

Les trous de ver, également appelés ponts Einstein-Rosen, sont des raccourcis entre deux endroits de l’espace. Dans ce scénario, après avoir pénétré dans un trou noir, vous (ou vos restes spaghettifiés) entrez dans un « tunnel” et en sortez à plusieurs années-lumière par un trou blanc, à l’opposé d’un trou noir. Alors qu’un trou noir est comme l’Hôtel California — vous pouvez vous enregistrer, mais vous ne pouvez jamais partir — vous pouvez laisser un trou blanc, mais ne jamais revenir. Ils sont mathématiquement possibles, mais personne n’a jamais trouvé de preuve d’un ver ou d’un trou blanc. Là encore, leur découvreur n’a jamais pu revenir nous en parler.

Trous noirs sur Grand écran

Une scène du film « Event Horizon ». Paramount / Courtesy Everett Collection

FERMER: Le physicien Kip Thorne a travaillé avec les producteurs d’Interstellar pour réaliser la visualisation de trous noirs la plus scientifiquement précise jamais réalisée. Les personnages se sont rapprochés de manière fantaisiste sans être spaghettis, cependant.

EN QUELQUE SORTE: Dans le Thor de 2013: Dans le monde des Ténèbres, les elfes noirs ont des bombes à trous noirs qui créent une singularité, écrasant les ennemis puis les aspirant. Bien que ce soit ce qui se passerait si une bombe à trous noirs explosait à proximité, les bombes à trous noirs ne sont pas réelles.

PAS DU TOUT: Dans le film Event Horizon de 1997, un vaisseau spatial du même nom tente de voyager à travers l’univers en créant des trous noirs. Au lieu de cela, il glisse dans une « dimension de chaos pur”, provoquant la mutilation de l’équipage. Il n’y a, à ce jour, aucune preuve que les trous noirs conduisent à des dimensions de chaos pur.

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