Cela peut être dangereux - cela peut être très amusant! C'est l'opinion de l'un des principaux astrophysiciens des États-Unis et réfléchit avec esprit sur les possibilités que les gens pourraient obtenir s'ils étaient transportés à proximité d'un trou noir supermassif. Il a suggéré que les progrès dans le développement des moteurs spatiaux pourraient nous permettre d'organiser une "recherche sur le terrain" du trou le plus proche.
Depuis les années 1990, nous savons que les planètes peuvent orbiter autour des pulsars, des objets incroyablement denses créés par de puissantes explosions d'étoiles. Il serait raisonnable de supposer qu'ils peuvent tourner autour des trous noirs, qui, étonnamment cela peut sembler à beaucoup, ont moins d'impact sur leur environnement que les pulsars. Sur certaines de ces planètes, la vie peut même exister, car de nombreux êtres vivants sur Terre, comme nous le savons, se sont adaptés à des conditions extrêmes, y compris des températures très élevées et basses, des environnements acides, salins et même radioactifs.
Les planètes habitées se trouvent à proximité des trous noirs supermassifs, situés au centre de la plupart des galaxies. Notre propre galaxie, la Voie lactée, abrite un trou noir d'une masse égale à la masse de quatre millions d'étoiles combinées. L'orbite circulaire stable la plus interne (SVUKO) de cet objet, connue sous le nom de Sgr A * (Sagittaire A *), est à peu près égale à l'orbite dans laquelle Mercure se déplace autour de notre soleil.
Qu'est-ce que ça ferait de vivre sur une telle planète?
Avant de parler des nombreux dangers pour la vie à proximité d'un trou noir, examinons les avantages. Si des civilisations émergent ou migrent vers le voisinage des trous noirs, quelles choses intéressantes et utiles peuvent-elles y faire? Les 10 meilleures options me viennent à l'esprit:
- Utilisez le trou noir comme source d'énergie propre, en déversant les déchets dans l'entonnoir du disque d'accrétion, autour duquel tourne le vortex de matière. Jusqu'à 42% de la masse propre des déchets peuvent être convertis en rayonnement au trou noir SVUKO tournant à vitesse maximale.
- Connectez une sorte de mécanisme d'ingénierie à l'axe de rotation du trou noir comme un volant géant à partir duquel l'énergie peut être collectée.
- Montez sur des voiles photoniques le long de jets relativistes à une vitesse proche de la vitesse de la lumière.
- Prolongez la jeunesse en visitant les salons de beauté situés près de l'horizon d'un trou noir, où le temps s'écoule plus lentement en raison du redshift gravitationnel.
- Profitez de la vue de l'univers entier, étrangement reflétée dans les images de lentilles gravitationnelles autour du trou noir.
- Ouvrez un parc d'attractions sur la soi-disant "sphère de photons", où vous pouvez jouer avec divers effets relativistes, par exemple, vous voir de l'arrière, regardant droit devant vous, alors que la lumière se penche autour d'un trou noir.
- Prenez tout des nouvelles possibilités de mouvement dans l'espace. Ainsi, lorsque dans des milliards d'années la Voie lactée fusionne avec la nébuleuse voisine d'Andromède, deux trous noirs en leur centre s'uniront en un système binaire solide, une sorte de catapulte gravitationnelle qui peut lancer des étoiles et des planètes à la vitesse de la lumière, comme l'explique l'auteur de ce matériel dans deux articles écrits co-écrit avec James Guillochon. Les agences de voyages pourront vendre des billets pour des voyages incroyables vers des planètes catapultées qui traverseront l'univers entier.
- Envoyez les criminels au trou noir comme la prison la plus sûre avec la peine de mort à travers la singularité. La durée de vie des prisonniers dépendra de la masse du trou noir. Moins ils ont commis un crime grave, plus leur trou noir sera massif et plus ils pourront vivre longtemps en dehors des «murs de la prison», qui seront considérés comme l'horizon du trou noir.
- Utilisez les ondes gravitationnelles émises par de petits objets en orbite autour d'un trou noir comme moyen de communication. Ces signaux ne peuvent être bloqués par aucune des formes connues de matière.
- Testez les aspects de base de la gravité quantique en envoyant des groupes de physiciens expérimentaux et d'experts en théorie des cordes lors de visites organisées.
Le principal danger pour les astronautes qui tentent de maîtriser ces activités vient des forces de marée. Comme l'a souligné Albert Einstein dans sa célèbre expérience de pensée, quiconque se trouve à l'intérieur d'un ascenseur ou d'un vaisseau spatial en chute libre ressentira l'absence de gravité. Mais toute différence d'accélération gravitationnelle entre sa tête et ses jambes pourrait facilement déchirer son corps. Les forces de marée seraient une condamnation à mort près de la masse stellaire d'un trou noir, mais ne représentent aucune menace pour le corps humain dans l'espace plus étendu autour d'un trou noir supermassif tel que Sagittarius A *.
En conséquence, la densité de matière requise pour l'apparition d'un trou noir est en relation linéaire avec sa courbure spatio-temporelle. Des trous noirs de faible masse se forment lorsque le noyau d'une étoile massive s'effondre à des densités bien supérieures à celles d'un noyau atomique. Mais pour un trou supermassif, beaucoup plus raréfié, il suffit de remplir l'orbite de Jupiter avec de l'eau liquide. Cela semble simple, mais ce projet d'ingénierie n'est pas réalisable, car il nécessiterait une quantité d'eau aussi grande que 100 millions de soleils. Eh bien, la chaleur qui serait libérée lors du versement de l'eau brûlerait toutes les infrastructures adjacentes.
En effet, la chaleur dégagée lors du compactage d'un trou noir supermassif constitue une menace importante pour les civilisations qui pourraient se situer au centre des galaxies. Dans notre article commun avec John Forbes, nous avons montré qu'une partie importante des planètes de l'univers peut perdre l'atmosphère et les océans, qui peuvent s'évaporer du fait qu'à un moment donné de leur existence, elles se trouvaient à proximité du noyau galactique.
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Pour la première fois dans l'histoire de l'humanité, nous avons la technologie pour capturer des images de trous noirs supermassifs au centre de la Voie lactée et de la galaxie elliptique géante M87 dans le contexte d'une accumulation lumineuse de gaz derrière eux. La première image de ce type sera publiée au cours de l'année.
Dans une conférence de 2018 à la conférence Black Hole Initiatives, un centre interdisciplinaire de recherche sur les trous noirs à Harvard, j'ai suggéré que de nouveaux progrès dans la propulsion spatiale pourraient nous permettre d'étudier sur le terrain un trou noir à proximité. Ce sera une excellente occasion d'essayer l'une des activités ci-dessus - et peut-être d'échanger des notes sur la gravité quantique avec des touristes d'autres civilisations qui y ont déjà campé.
Abraham Loeb est président du département d'astronomie de l'Université Harvard, directeur fondateur de la Harvard Black Hole Initiative et directeur de l'Institut de théorie et de calcul du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Il préside également le comité consultatif du projet à chaud Breakthrough Stars.