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Enfants curieux: un humain pourrait-il entrer dans un trou noir pour l’étudier?

Cet article a été initialement publié sur La conversation. La publication a contribué à l’article à 45secondes.fr’s Voix d’experts: Op-Ed & Insights.

Leo Rodriguez, Professeur adjoint de physique, Grinnell College

Shanshan Rodriguez, Professeur adjoint de physique, Grinnell College

Un humain pourrait-il entrer dans un trou noir pour l’étudier? – Pulkeet, 12 ans, Bahadurgarh, Haryana, Inde

logo des enfants curieux

(Crédit d’image: The Conversation)

Pour résoudre les mystères des trous noirs, un humain devrait simplement s’y aventurer. Cependant, il y a une capture assez compliquée: un humain ne peut le faire que si le trou noir respectif est supermassif et isolé, et si la personne qui pénètre dans le trou noir ne s’attend pas à rapporter les résultats à quiconque dans l’univers entier.

Nous sommes tous les deux physiciens qui étudient les trous noirs, quoique à une distance très sûre. Les trous noirs font partie des objets astrophysiques les plus abondants de notre univers. Ces objets intrigants semblent être un ingrédient essentiel dans l’évolution de l’univers, du Big Bang à nos jours. Ils ont probablement eu un impact sur la formation de la vie humaine dans notre propre galaxie.

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Deux types de trous noirs

L’univers est jonché d’un vaste zoo de différents types de trous noirs.

Ils peuvent varier en taille et être chargés électriquement, de la même manière que les électrons ou les protons le sont dans les atomes. Certains trous noirs tournent réellement. Il existe deux types de trous noirs qui sont pertinents pour notre discussion. Le premier ne tourne pas, est électriquement neutre – c’est-à-dire pas chargé positivement ou négativement – et a la masse de notre Soleil. Le deuxième type est un trou noir supermassif, avec une masse de millions voire milliards de fois supérieure à celle de notre Soleil.

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Outre la différence de masse entre ces deux types de trous noirs, ce qui les différencie également est la distance de leur centre à leur «horizon des événements» – une mesure appelée distance radiale. L’horizon des événements d’un trou noir est le point de non-retour. Tout ce qui passe ce point sera avalé par le trou noir et disparaîtra à jamais de notre univers connu.

La distance entre le centre de masse d'un trou noir et l'endroit où l'attraction de la gravité est trop forte pour être surmontée s'appelle l'horizon des événements.

La distance entre le centre de masse d’un trou noir et l’endroit où l’attraction de la gravité est trop forte pour être surmontée s’appelle l’horizon des événements. (Crédit d’image: Leo et Shanshan, CC BY-ND)

À l’horizon des événements, la gravité du trou noir est si puissante qu’aucune force mécanique ne peut la surmonter ou la contrecarrer. Même la lumière, la chose qui se déplace le plus rapidement dans notre univers, ne peut pas s’échapper – d’où le terme «trou noir».

La taille radiale de l’horizon des événements dépend de la masse du trou noir respectif et est essentielle pour qu’une personne puisse survivre en tombant dans un. Pour un trou noir avec une masse de notre Soleil (une masse solaire), l’horizon des événements aura un rayon d’un peu moins de 2 miles.

Le trou noir supermassif au centre de notre galaxie de la Voie lactée, en revanche, a une masse d’environ 4 millions de masses solaires, et il a un horizon d’événement avec un rayon de 7,3 millions de miles ou 17 rayons solaires.

Ainsi, quelqu’un tombant dans un trou noir de taille stellaire se rapprochera beaucoup, beaucoup plus du centre du trou noir avant de passer l’horizon des événements, au lieu de tomber dans un trou noir supermassif.

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Cela implique, en raison de la proximité du centre du trou noir, que l’attraction du trou noir sur une personne différera d’un facteur de 1000 milliards de fois entre la tête et les orteils, en fonction de celui qui mène la chute libre. En d’autres termes, si la personne tombe les pieds en premier, alors qu’elle s’approche de l’horizon des événements d’un trou noir de masse stellaire, l’attraction gravitationnelle sur ses pieds sera exponentiellement plus grande que la traction du trou noir sur sa tête.

La personne subirait une spaghettification et ne survivrait probablement pas à une longue et mince forme de nouilles.

À mesure que la personne s'approche de l'horizon des événements d'un trou noir de la taille d'un soleil, la grande différence d'attraction gravitationnelle entre la tête et les orteils de l'individu amène la personne à s'étirer en une très longue nouille, d'où le terme `` spaghettification ''.

À mesure que la personne s’approche de l’horizon des événements d’un trou noir de la taille d’un soleil, la grande différence d’attraction gravitationnelle entre la tête et les orteils de l’individu amène la personne à s’étirer en une très longue nouille, d’où le terme «  spaghettification  ». (Crédit d’image: Leo et Shanshan Rodriguez, CC BY-ND)

Maintenant, une personne tombant dans un trou noir supermassif atteindrait l’horizon des événements beaucoup plus loin de la source centrale d’attraction gravitationnelle, ce qui signifie que la différence d’attraction gravitationnelle entre la tête et les orteils est presque nulle. Ainsi, la personne traverserait l’horizon des événements sans être affectée, ne serait pas étirée en une longue et mince nouille, survivrait et flotterait sans douleur au-delà de l’horizon du trou noir.

Une personne tombant dans un trou noir supermassif survivrait probablement.

Une personne tombant dans un trou noir supermassif survivrait probablement (Crédit d’image: Leo et Shanshan Rodriguez, CC BY-ND)

Autres considérations

La plupart des trous noirs que nous observons dans l’univers sont entourés de disques de matière très chauds, principalement composés de gaz et de poussière ou d’autres objets comme des étoiles et des planètes qui se sont trop rapprochées de l’horizon et sont tombés dans le trou noir. Ces disques sont appelés disques d’accrétion et sont très chauds et turbulents. Ils ne sont certainement pas hospitaliers et rendraient le voyage dans le trou noir extrêmement dangereux.

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Pour y pénétrer en toute sécurité, vous devrez trouver un trou noir supermassif complètement isolé et ne se nourrissant pas de matériaux, de gaz et ou même d’étoiles environnants.

Maintenant, si une personne découvrait un trou noir supermassif isolé adapté à une étude scientifique et décidait de s’y aventurer, tout ce qui était observé ou mesuré à l’intérieur du trou noir serait confiné dans l’horizon des événements du trou noir.

En gardant à l’esprit que rien ne peut échapper à l’attraction gravitationnelle au-delà de l’horizon des événements, la personne en chute ne serait pas en mesure d’envoyer des informations sur ses découvertes au-delà de cet horizon. Leur voyage et leurs découvertes seraient perdus pour le reste de l’univers entier pour toujours. Mais ils apprécieraient l’aventure, tant qu’ils survivraient… peut-être….

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Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lisez l’article original.

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