mercredi 3 juillet 2013

Les trous noirs pour les nuls

Bonjour,

On parle souvent de "trous noirs", ce truc étrange dans l'espace mais de toute évidence son emploi dans la culture populaire est différent de ce qu'il pourrait être en réalité.



Cet article veut expliquer très simplement (et en vulgarisant un peu) à n'importe qui ce qu'est un trou noir, de façon à ce que vous puissiez comprendre quand est-ce que les gens disent n'importe quoi.

Une mini-anecdote préalable à cette histoire. Dans "Indépendance Day", une invasion alien est repoussée par un virus informatique qui infecte son système. Plus ridicule encore, l'idée du virus vient au scientifique-héros de l'histoire quand il s'aperçoit qu'un autre personnage a chopé un rhume.



Aujourd'hui, aucun scénariste n'oserait présenter cet enchaînement d'histoire (sauf pour faire rire) parce que "tout le monde sait" qu'un virus informatique et un virus biologique sont deux choses différentes et que vu que Apple et Android (ou Xbox et Playstation) sont déjà pas compatibles, on a du mal à imaginer un virus conçu par un humain compatible avec une "informatique" extraterrestre.

Et bien dans le dernier Superman - Man of Steel, il y a une scène pseudo-scientifique assez hallucinante où le héros dit "on a qu'à faire fusionner les deux réacteurs phantom..." et le scientifique-héros répond d'un ton rêveur, avec un soupçon d'évidence : "et nous créerons un trou noir !"

Qu'est-ce qu'un trou noir ?

Pour comprendre dans son intimité ce type de phénomène, il faut admettre deux choses :

a) Rien dans l'univers ne peut aller plus vite que la vitesse de la lumière (rien, ok ?)

et

b) Les masses s'attirent entre elles (c'est la gravité).

Donc, vous savez que vous êtes attiré par la terre, c'est pour cela que les pommes tombent vers le sol.

Ce que vous avez peut-être constaté, c'est que sur la lune, les pommes tombent aussi, mais moins fort. Les astronautes font des bonds de géant (dit "lunaires") car l'attraction de la lune est moins forte que sur la terre.



C'est parce que la lune est plus petite.

Elle pourrait être moins dense aussi.

Inversement, si vous allez sur une planète plus grosse ou plus dense, vous allez être écrasés au sol par la gravitation, comme si vous étiez dans un grand huit en permanence.

On peut imaginer des planètes de plus en plus grosses ou de plus en plus denses qui donc plaquent sur le sol de façon de plus en plus forte ce qui est dessus.

Il est difficile d'y respirer...et d'en partir !

Pour échapper à la gravitation terrestre, il faut "voler" à une vitesse minimum (de 11 km/s). Ce qui est intéressant, c'est que vous pouvez voler dans toutes les directions, à 11km/s vous êtes sûr d'arriver à un moment loin dans l'espace.  C'est la vitesse de libération.

Bref. Cette vitesse minimum, celle des fusées qui permettent d'envoyer des sondes, est plus importante si la planète est plus grosse.

Maintenant imaginez une planète si dense et si grosse (en fait c'est une étoile, à cette taille là !) que la vitesse nécessaire pour s'en échapper soit supérieure à celle de la vitesse de lumière.

Or, comme vous le savez (point a), on ne peut pas aller plus vite que la vitesse de la lumière.

Cela veut dire que vous serez prisonnier de cet endroit.

Vous ne pourrez pas vous en échapper.

A vrai dire, rien ne pourra s'en échapper.

Pas même la lumière.

C'est pour cela que tout est noir dedans et autour de cette chose, que l'on appelle un trou noir, mais ce n'est pas un trou, il y a bien quelque chose en dur, comme une planète noire (peut-être qu'elle a une autre couleur, personne ne sait ce qu'il y a au travers du voile noir), dedans.

Et ainsi le trou noir "avale" et plaque sur son "sol" toute chose qui traîne à coté. Inutile de dire que si vous créez un trou noir près de la terre, on en a pas pour longtemps...

De même, les trous noirs, vu qu'ils ne sont pas des trous, ne sont pas ces fameux trous de la SF dans lesquels les vaisseaux peuvent plonger pour ré-émerger de l'autre coté de la galaxie, dans d'hypothétiques "trous blancs" donc l'existence est totalement théorique.

Je reviendrais prochainement sur la nature des trous noirs et notamment le fait qu'on peut voir cette "planète" comme un "trou" dans l'espace-temps. A proximité du trou noir le temps effectivement s'allonge et c'est un voyage qui devient éternel selon le point de vue.

Pour ceux qui veulent creuser le sujet, en fait créer un trou noir à partir d'une explosion massive comme le font les héros dans le film Man of Steel n'est pas impossible théoriquement. En effet, il suffit de concentrer une certaine masse dans un endroit précis pour créer un phénomène de trou noir, mais comme il existe une équivalence masse énergie (E=mc²) il suffit aussi de concentrer l'équivalent en énergie pour créer un trou noir d'énergie pure, appelé ainsi KugelBlitz. Nous ignorons aujourd'hui si les Kugelblitz existent réellement car rien ne permet de distinguer l'origine d'un trou noir en l'observant.

10 commentaires:

  1. Salut Fibre.

    Une question : la vitesse de la lumière est une constante, certes, et toutes nos mesures physiques, donc aussi le comportement des objets physiques de l'univers, en dépendent. Toutefois, n'est-il pas possible en théorie de supposer que cette vitesse n'est pas indépassable et que des particules (autres que les photons) puissent se propager plus rapidement (mais du coup échapperaient à toute observation) ? La dernière affaire des neutrinos (même si en dernière instance il s'avère que c'est une erreur de détection) montre que les physiciens sont prêts à chercher un au delà à cette limite.

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  2. Hello Sylvain,

    Cette vitesse est indépassable, le fait qu'elle soit constante régule un million de choses (l'équivalence énergie matière par exemple). Aujourd'hui on ne remet pas vraiment en cause le fait qu'il s'agisse d'une vitesse indépassable, c'est vérifié constamment sans erreur. Les mesures de vitesses de neutrino à Rome se sont avérées des erreurs de mesure.
    On peut "imaginer" que des particules aillent plus vite comme on peut "imaginer" que les poules ont des dents, (et d'ailleurs mathématiquement cette particule s'appelle un Tachyon, disposant d'une masse sous la forme d'un nombre complexe) mais...

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    1. Fibre.

      La spirale d'un trou noir (stellaire) est un peu moins rapide que celle de la lumière alors, image un trou noir supermassif. Si "réussirait" à rentrer dans un trou noir (en résistant à sa forte gravitation ) et que la théorie qu'il y ait un trou blanc soit exacte pour passer de l'un à l'autre il faut pouvoir dépasser la vitesse de la lumière

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  3. Salut Fibre, pour la vitesse de libération, elle est obtenue une fois en orbite il me semble, ce n'est pas celle des fusées (en tous cas pas dans l'atmosphère).

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  4. Moi, je ne comprends toujours pas comment un soleil - ou un astre ou une étoile - peut devenir un trou noir ? Oui je sais, je n'ai pas les connaissances nécéssaires pour concevoir une telle réalité, mais j'ai beau regarder des vidéos ou lire des articles vulgarisant au maximum sur le sujet, je n'ai pas encore compris. Je veux dire un soleil c'est quand même un objet massif non ? Alors comment peut-il devenir un trou noir après explosion ? J'aimerais VRAIMENT comprendre ce phénomène, alors si quelqu'un pouvait avoir la gentillesse de me suggérer un article ou un site sur le net qui explique bien le sujet, je lui en serais reconnaissant. Merci d'avance...

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  5. Merci , tu m'as aidé à comprendre tout ces termes et théories barbare pour mon petit cerveau

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  6. Salut, merci pour cet article qui permet vraiment au néophyte tel que moi, de pouvoir enfin avoir l'impression de comprendre un truc tellement toujours scientifiquement expliqué que je lâche au bout de 15 lignes...là non, c'est simple, clair précis. Enfin j'ai quand même deux petites questions: le sol du trou noir c'est quoi comme matière? Et ils peuvent grossir et se réduire ou non? Enfin tes dernières lignes m'ont intriguées: ces histoires d'espaces temps... C'est dingue...ça donne envie d'en lire d'avantage sur le sujet. Et je réitère mon merci! Tonio

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  7. C'est vraiment bien vos explications, mais je suis que vous êtes nuls dans mon domaine. Donc ne traitez pas les gens qui ignorent ce que vous connaissez de nul.

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  8. "il y a bien quelque chose en dur , dedans."
    Cette phrase me chagrine. Que fais tu de la Singularité ? A cette échelle, ce sont les lois de la physique quantique qui gouvernent. Croire qu'une étoile rôde dans un espace si petit qu'il n'a même pas de volume à proprement parler... la vérité cest qu'on ne sait pas ce qu'il y a dedans.

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  9. Bonjour !
    Article très intéressant, qui me poussent tout de même à me poser une question :
    Si la densité de ce trou noir est tellement forte qu'elle attire même la lumière, et qu'il est impossible à cette dernière de partir de cette surface, tellement son attraction est grande, peut-on émettre l'hypothèse que la vitesse d'attraction des masses par ce trou (quand tout ce qu'il l'entoure "tombe" sur ce trou) est plus grande que la vitesse de la lumière ? (Puisque la lumière n'est même pas capable de repartir de ce trou)
    Merci pour la réflexion ! :)

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