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14 septembre 2015 1 14 /09 /septembre /2015 07:57

Science et vie N° 1166 – Novembre 2014

                                       Trous noirs

Un article d'Emmanuel Monnier

Nous avons tous entendus dire, sans que nul ne l'ait jamais vu, que les trous noirs aspiraient tout et que leur forte densité retenait même la lumière. Une nouvelle théorie, basée sur des calculs associant quantique et relativité, suggère qu'elle ressurgirait sous forme d'immenses ''fontaines blanches''.

L'incapacité de la lumière d'en sortir nous rendrait aveugle à la réalité de ce qui se passe au cœur des trous noirs, l'un après l'autre ils pourraient libérer la matière et la lumière qu'ils avaient engloutis.

Pour surprenant que cela puisse paraître les calculs de Carlo Rovelli, chercheur au Centre de physique théorique de l'université Aix-Marseille, donnent de la crédibilité à cette possibilité.

La relativité générale nous a décrit la genèse d'un trou noir : étoiles qui après avoir consommé leur énergie s'effondrèrent sur elles-mêmes, concentrant leur matière en une boule si petite que l'espace-temps se courbe autour d'elle.

La question posée par Rovelli est donc : Tout tombe dedans, mais pour aller où ? Densité et courbure de l'espace-temps devenues infinies vont-elles finir par annihiler la matière. Carlo Rovelli propose son explication, matière et lumière exploseraient, transformant le trou noir en trou blanc.

Ce prodige est interdit par la relativité générale, hors ici ce n'est plus elle qui a la parole mais sa rivale, la mécanique quantique, qui régit l'infiniment petit et qui est formelle : il n'est pas possible de concentrer la matière au-delà d'un certain point. Lorsque la masse de l'étoile initiale est réduite à un volume inférieur à celui d'une petite molécule, elle atteint la limite de Planck. Les théories de la gravitation quantique prédisent qu'alors apparaît ''l'étoile de Planck'', une force s'opposant à toute nouvelle compression, créant un mur quantique infranchissable contre lequel la ''boule'' rebondit comme un ballon. ''Facile de calculer comment une balle va remonter : il suffit de prendre l'inverse de sa chute'' explique Carlo.

Un peu comme si on repassait le film à l'envers.

L'idée est plaisante mais un astrophysicien ne peut s'en satisfaire, il a besoin d'en démontrer mathématiquement la véracité en réunissant l'effondrement et le rebond. ''À notre grande surprise nous nous sommes aperçu que c'était possible'' explique Rovelli, les équations de la mécanique quantique prennent un court instant et sur une région limitée le relais de la relativité générale. La métrique du trou noir devient alors celle d'un trou blanc ; le tour est joué !

Maintenant direz-vous : pourquoi n'a-t-on encore jamais surpris de trou blanc en plein jaillissement ? La question est justifiée et l'explication est simple : le temps à l'intérieur du trou noir et celui à l'extérieur sont différents. Une milliseconde d'un côté, plusieurs milliards de l'autre côté.

''Reste à décrire ce qui se passe au niveau microscopique en se basant sur une théorie de la gravitation quantique. Ce modèle n'y parvient pas encore'' précise Iosif Bena. La possibilité existe de détecter de telles explosions venues de mini-trous noirs, ceux-ci perdent constamment une partie de leur masse à cause du phénomène d'évaporation de Hawking. ''Le modèle de Carlo Rovelli implique que cette évaporation soit arrêtée par une explosion qui va en libérer la masse'' explique Aurélien Barrau. Laquelle libérerait un flot de photons dont l'énergie serait accessible aux instruments actuels.

Cela reste encore à prouver, mais quand je lève les yeux pour regarder l'Univers je me dis que je pourrais surprendre ce phénomène. S'il faut patienter quelques milliards d'années je suis d'accord.

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Publié par Lee Rony - dans J'ai lu Science
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chenzen, le seul 18/09/2015 19:38

Bonjour Lee.

C'est une étude très intéressante. C'est vrai que la notion de "trou blanc" est totalement nouvelle. Il est vrai pourtant que l'énergie et l'Espace/Temps ne peuvent pas disparaître "comme ça", ils doivent très sûrement se reconstruire ailleurs.
L'univers n'a pas fini de nos surprendre, il possède tout ce que les mathématiques peuvent écrire, et, compte tenu de la limite de l'utilisation de notre cerveau (10% environ), cela laisse supposer que la science ira de surprise en surprise.

Lee Rony 19/09/2015 23:20

Rien ne se perd, tout se transforme ! Une règle (qui semble) incontournable. L'amusant serait de pouvoir échapper à notre nature organique tellement limitée pour suivre ces courants qui paraissent se perdre et pourtant doivent bien aboutir quelque part.

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