Les trous noirs prennent tout ce qu'ils entrent en collision. Des particules subatomiques aux étoiles, en passant par les solides, les gaz, les liquides et même la lumière, tout ce qui y tombe disparaît. De même, les trous noirs captent l'imagination populaire. Penser à l'espace, depuis que les humains ont vu pour la première fois les points de lumière qui ornent le ciel nocturne, a incité l'esprit à imaginer des choses qui ne peuvent être vues ici sur Terre. Et les trous noirs sont plus imaginatifs que toute autre merveille d'astronomie.
À quoi ressemble un trou noir?
Un trou noir est un aspirateur spatial qui aspire la poussière d'étoile dans l'abîme sans fond, plie l'espace-temps, provoquant une attraction gravitationnelle irrésistible, un néant qui peut tout effacer de la surface de la terre.
C'est un trou dans l'espace. Noir - parce que la lumière ne peut échapper à son attraction. Et donc invisible. Inimaginable.
Et pourtant, ils ont essayé d'imaginer des trous noirs - avant même de savoir qu'ils existent vraiment. En 1784, le géologue et pasteur anglais (et astronome amateur) John Michell a suggéré que pour une étoile suffisamment grande et dense, la gravité newtonienne serait trop forte pour que la lumière s'échappe. Il croyait (comme Newton) que la lumière est un flux de particules (alors beaucoup le pensaient). Michell a calculé que la vitesse des particules légères ne serait pas suffisante pour éviter la gravité d'une étoile aussi dense que le soleil mais 500 fois son diamètre. «Une telle lumière ne peut nous venir», a-t-il écrit.
Une dizaine d'années plus tard, le mathématicien français Pierre-Simon Laplace a également suggéré que des «corps invisibles» pouvaient exister dans l'espace. Laplace a imaginé une étoile avec la densité de la Terre et 250 fois plus large que le soleil. Son attraction gravitationnelle newtonienne empêcherait la lumière de quitter la surface. «Ainsi, les plus grands corps de l'univers peuvent être invisibles en raison de leur taille», a-t-il déclaré.
Les vrais trous noirs ne proviennent pas de la gravité newtonienne, mais de la théorie de la gravité d'Einstein - la relativité générale. Einstein a caché des trous noirs (même de lui-même) dans ses équations. Mais l'astronome allemand Karl Schwarzschild a utilisé ce concept pendant la Première Guerre mondiale, peu de temps avant de mourir des suites d'une maladie sur le front russe. Schwarzschild, cependant, ne pouvait pas imaginer qu'une étoile pouvait rétrécir à un point tel qu'elle dépassait la densité requise pour la rendre invisible. Cet exploit d'imagination a été accompli par Robert Oppenheimer et Heartland Snyder en 1939 (la même année qu'Einstein a publié un article dans lequel il niait l'existence de trous noirs). Oppenheimer et Snyder ont calculé qu'une étoile suffisamment massive pouvait s'effondrer sous sa propre gravité.«Ainsi, l'étoile sera fermée de toute connexion avec un observateur distant; seul le champ gravitationnel restera », ont-ils écrit.
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Oppenheimer a rapidement repris le projet de bombe atomique de Manhattan, et personne n'a prêté beaucoup d'attention à ses étoiles qui s'effondrent avant les années 1960. En décembre 1963, ils furent discutés lors d'un symposium à Dallas, et quelques semaines plus tard lors d'une réunion à Cleveland. Quelqu'un a même prononcé l'expression «trou noir» pour s'y référer.
Mais le nom n'était pas populaire jusqu'à ce que John Archibald Wheeler le prononce dans un discours en 1967. Puis des recherches scientifiques sérieuses sur les trous noirs ont commencé. Stephen Hawking les a étudiés, montrant qu'ils pouvaient émettre une faible forme de rayonnement qui portait son nom. Les astronomes recherchent des trous noirs, recueillant des preuves impressionnantes de leur existence, sur la base du mouvement des étoiles et d'autres substances à proximité des trous noirs. (En fait, Michell a proposé une telle approche pour détecter la présence d'une étoile invisible.) En 2016, les ondes gravitationnelles ont fourni des preuves précises d'une collision de deux trous noirs.
Maintenant, presque personne ne doute de leur existence. Mais bien que Michell, Oppenheimer, Wheeler, Hawking et bien d'autres aient imaginé à quoi devrait ressembler un trou noir, aucun d'entre eux ne l'avait jamais vu.
Et maintenant, littéralement en avril, la collaboration Event Horizon Telescope a présenté une image: l'obscurité d'un trou noir entouré de lumière à proximité. Cette image confirme ce que l'on savait déjà: que les trous noirs ne sont pas seulement le fruit de l'imagination, c'est une vérité originellement représentée par des esprits imprégnés d'un certain esprit scientifique, une croyance en la capacité de découvrir des phénomènes cosmiques sans être dans l'espace.
L'histoire de la science rappelle d'autres cas de phénomènes imaginaires qui défient l'imagination avant même leur découverte. Paul Dirac a imaginé l'antimatière avant même qu'elle ne soit trouvée dans la nature. Alexander Friedman a imaginé l'expansion de l'univers avant que les observations astronomiques ne la confirment. Les philosophes de la Grèce antique ont imaginé des atomes 2 500 ans avant que la microscopie ne devienne suffisamment sophistiquée pour les photographier. Tous ces fantasmes chanceux étaient considérés par certains comme une insulte au bon sens ou à la logique conventionnelle. Leur confirmation, comme avec la nouvelle image du trou noir, confirme la leçon selon laquelle l'apparente absurdité n'est pas un argument convaincant contre l'existence d'un phénomène.
Peut-être que le fait que l'imagination humaine soit arrivée à l'existence de trous noirs, malgré leur absurdité, est l'une des raisons pour lesquelles les trous noirs fascinent quiconque y pense. Le trou noir est devenu la preuve de l'existence de phénomènes astronomiques incroyablement incompréhensibles.
Ilya Khel
