9 Idées Sur Les Trous Noirs Qui Vont Souffler Votre Esprit

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Certaines des idées les plus étranges jamais proposées sur les objets cosmiques les plus étranges, les trous noirs

L'esprit soufflé

trou noir

Y a-t-il quelque chose d'étranger dans l'univers que des trous noirs? Ces monstruosités étranges et gravitationnelles ne déforment pas seulement l'espace et le temps; le simple fait de penser à eux étend et pèse aussi l’imagination des gens. Et avec toutes les qualités ahurissantes dont vous avez peut-être entendu parler - leur masse prodigieuse, leur taille incroyablement petite - les trous noirs recèlent une tonne de propriétés encore plus farfelues et moins connues. Nous examinons certaines des caractéristiques les plus étonnantes et des possibilités théoriques concernant ces anomalies cosmiques.

Les trous noirs pourraient avoir des cheveux

Le concept de cet artiste montre l'environnement d'un trou noir, notamment son disque d'accrétion, son jet et son champ magnétique.

Dans les années 1960, le physicien John Wheeler a suggéré que les trous noirs "n'ont pas de cheveux", ce qui signifie que chaque objet cosmique ne peut être distingué de ses frères que par son spin, son moment angulaire et sa masse. Toute autre information de différenciation concernant un trou noir est considérée comme une "chevelure" et on pense qu'elle disparaît derrière l'horizon impénétrable d'un trou noir, une limite autour du trou noir au-delà de laquelle rien, y compris la lumière, ne peut s'échapper.
Vers 2016, quand le célèbre physicien Stephen Hawking a proposé que les trous noirs arborent en réalité une coiffure opulente faite de particules fantomatiques à énergie zéro, et que cette agglomération hirsute contienne des informations sur les matériaux qu'il a consommés. Cette hypothèse n'a pas été prouvée, mais pourrait aider à résoudre un paradoxe de longue date concernant le devenir des gaz et des poussières tombés dans la gueule d'un trou noir.

Les trous noirs produisent des fontaines

Cette impression artistique montre le mouvement des gaz autour du trou noir supermassif au centre de la galaxie Circinus.

Rien n'est censé pouvoir échapper à la puissante force gravitationnelle d'un trou noir. Mais cela ne vaut que pour les matériaux extrêmement proches du bord du trou. En fait, de nombreux trous noirs sont entourés par des courants de gaz et de poussière qui tournent autour du trou, comme de l'eau qui s'écoule par un drain. Les frictions dans ce matériau génèrent de la chaleur, ce qui crée des structures en forme de tourbillon et de tempête dans le gaz et la poussière. Des observations récentes suggèrent que ce mouvement produit également des anneaux incurvés entourant des colonnes internes de matière, qui jaillissent directement dans les airs, ressemblant beaucoup à des fontaines.

Les trous noirs peuvent s'évaporer

Trou noir gaz de l'espace-temps

La mécanique quantique fournit un autre moyen pour les particules d'échapper à un trou noir. Selon la théorie, des paires de particules subatomiques clignotent en permanence autour de l'horizon des événements d'un trou noir. De temps en temps, la configuration est alignée de la bonne façon pour que l'un des partenaires tombe dans le trou noir. L'associé identique de la particule est alors propulsé à une vitesse extrêmement élevée, privant le trou noir d'une infime énergie. Cela produit ce qu'on appelle le rayonnement de Hawking, d'après Stephen Hawking, qui a découvert le phénomène. Étant donné que l'énergie est égale à la masse, ce processus peut en réalité faire rétrécir un trou noir et même s'évaporer sur de longues périodes.

Les trous noirs peuvent être entourés d'un mur de feu

trou noir horizon des événements

L’un des problèmes que pose le rayonnement de Hawking est qu’il provoque des énigmes pour les physiciens. Les particules subatomiques produites par ce rayonnement sont enchevêtrées, ce qui signifie que ce qui arrive à l’un est immédiatement ressenti par l’autre. Alors, que ressent le partenaire qui n'est pas tombé dans le trou noir lorsque son associé est écrasé en un point infiniment dense? Personne ne sait. Selon une théorie, le trou noir coupe l’enchevêtrement des particules, ce qui, selon les lois de la mécanique quantique, produirait une quantité folle d’énergie. Cela, à son tour, signifierait que tous les trous noirs sont entourés par des murs de feu en rotation.

Un trou noir peut brouiller les informations, ou non

illustration de trou noir

Il est difficile de concilier la masse écrasante des trous noirs avec les lois de la mécanique quantique, selon lesquelles les informations sur les particules ne peuvent jamais être détruites. Mais les matériaux qui glissent au-delà du bord d'un trou noir devraient être perdus à jamais par l'univers. Ce condundrum est connu sous le nom de paradoxe de l'information du trou noir; une résolution a échappé aux scientifiques à ce jour. Des recherches récentes suggèrent que les informations brouillées dans un trou noir pourraient être transmises aux partenaires de particules sortants du rayonnement de Hawking; Cependant, aucune réponse définitive à ce paradoxe n'a été trouvée.

Les trous noirs pourraient être de la matière noire

Systèmes étoiles avec trajectoires dans l'espace lointain, fond abstrait.

Peu de temps après le Big Bang, l'univers aurait dû produire une multitude de minuscules trous noirs. Certains physiciens ont supposé que ces trous noirs primordiaux pourraient expliquer la matière noire, ce matériau mystérieux qui compose la grande majorité de la matière dans le cosmos. Mais l’idée est controversée, étant donné que les données de l’observatoire d’ondes gravitationnelles d’interféromètre à laser (LIGO) ont exclu un univers rempli de nombreux trous noirs minuscules. Peut-être que des trous noirs de taille moyenne subsisteraient encore, bien que les observations suggèrent qu’ils ne constitueraient tout au plus que 1% à 10% de matière noire.

La matière peut voyager dans le futur dans un trou noir

trous noirs

Les trous noirs se heurtent au problème de l'infini: la masse d'un trou noir est réduite en un point infiniment dense, d'une taille infiniment petite. Physiquement, cela n’a aucun sens, aussi les chercheurs ont-ils cherché des solutions de rechange pour maîtriser les trous noirs. Une proposition est connue sous le nom de gravité quantique en boucle, ce qui suggère que la structure de l'espace-temps est très fortement courbée près du centre du trou noir. Cela ferait en sorte qu'une partie du trou se prolongerait dans le futur, ce qui signifierait que les matières aspirées seraient entraînées dans le temps. Jusqu'à présent, cette idée qui élargit l'esprit reste théorique.

Les scientifiques pourraient avoir repéré des trous noirs d'un autre univers

Une image du fond cosmique à micro-ondes

Une observation très controversée suggère que notre univers est un retardataire. Les univers antérieurs auraient peut-être existé avant le nôtre et auraient contenu des trous noirs. Le physicien mathématicien éminent de l'Université d'Oxford, Roger Penrose, a expliqué que le rayonnement de fond cosmique - une relique énergétique du Big Bang - contient des empreintes de ces trous noirs d'avant l'époque. D'autres scientifiques ont fait valoir que les données de Penrose n'étaient rien de plus que du bruit aléatoire, mais la possibilité demeure intrigante.

Nous aurons bientôt l'image d'un trou noir

Simulation de trous noirs supermassifs

Dans quelques jours, les physiciens vont publier la toute première image d'un trou noir. Cette bête supermassive se cache au cœur de notre galaxie de la Voie Lactée; capturer une photo de celui-ci a été le but du télescope Event Horizon. Cet instrument est en réalité un réseau mondial de radiotélescopes sur toute la Terre, qui ont combiné leurs pouvoirs pour zoomer plus près que jamais du centre galactique. Le télescope devrait pouvoir repérer l'ombre du trou noir sur le matériau qui l'entoure. Des images sont attendues le 10 avril.


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