Les trous noirs sont des objets avec tellement de matière concentrée en un point que rien - pas même la lumière - ne peut s'échapper d'une zone spécifique autour d'eux. C'était une caractéristique de la gravité newtonienne; c'est une caractéristique de la théorie générale de la relativité d'Einstein; et lorsque nous avons une théorie quantique complète de la gravité, nous attendons pleinement la même chose d'elle. Lorsqu'une étoile suffisamment massive meurt et que son noyau s'effondre, passant par le stade des atomes, des noyaux, des neutrons et des quarks libres, un événement amusant se produit: même en se déplaçant à la vitesse de la lumière, rien ne peut quitter cette région de l'espace.
Surmontant ce seuil, tout se contracte dans une singularité au centre de cette ancienne star. C'est ainsi qu'un trou noir est né, et pendant les mille milliards d'années à venir, il grandira, dévorant tout ce qu'il peut atteindre.
Vous pourriez penser qu'il y a un hic:
- Peut-être que la singularité peut être évitée.
«Peut-être qu’elle ne mange pas tout ce qui traverse son horizon d’événements.
«Peut-être, si vous êtes intelligent, vous pouvez vous échapper de l'intérieur.
Mais non, ce sont toutes des vérités immuables. Non peut-être . Et malgré les affirmations de Stephen Hawking selon lesquelles il pourrait y avoir une issue possible, aucune ingéniosité ne permettra à tout ce qui tombe dans un trou noir de le quitter.
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La vitesse de fuite est une chose amusante: elle dit qu'il y a une "poussée" gravitationnelle dans une zone particulière de l'espace, et si votre vitesse dépasse un certain seuil - la vitesse de fuite - vous pouvez la surmonter. À une valeur inférieure, la vitesse vous permettra de rester sur une orbite stable, où vous ne fuirez pas, mais tombera pour toujours et ne tombera jamais. Et si votre vitesse n'est pas assez élevée, vous tomberez sur la source gravitationnelle dont vous essayez de vous échapper.
Qu'est-ce que cela signifie si votre vitesse de fuite est supérieure à la vitesse de la lumière? Puisque rien ne peut dépasser la vitesse de la lumière, cela signifie qu'il n'y a aucun moyen de s'échapper. Et plus que ça. Si vous êtes à l'intérieur de l'horizon des événements et que vous voulez exercer une force pour «pousser» quelque chose qui essaie de vous serrer, vous ne pouvez pas. Appliquer une force ou pousser vers l'extérieur signifie déplacer la particule vers l'extérieur. Mais toutes les particules sont limitées à la vitesse de la lumière. Et si la vitesse de fuite est supérieure à la vitesse de la lumière, vous ne pourrez pas surmonter le point où vous êtes pressé; vous ne pouvez pas sortir de la singularité. Aussi, et c'est drôle, il s'ensuit qu'une fois que vous sortez de l'horizon des événements du trou noir, vous verrez la singularité dans toutes les directions. La singularité est inévitable.
Cela signifie également que si vous allez à l'horizon des événements et que vous essayez d'abaisser quelque chose au-delà, comme toucher de l'eau avec votre doigt, cela ne reviendra jamais. La partie de votre corps en dehors de l'horizon des événements sera toujours resserrée, mais la partie à l'intérieur ne peut pas être retournée; il n'y a aucun moyen d'extraire de la matière du trou noir - pas même des particules porteuses de force - aspirées dans la singularité. Votre seul espoir sera que quelqu'un de miséricordieux à côté de vous vous coupe la jambe.
Pourquoi, alors, Stephen Hawking a-t-il dit qu'il était possible de s'échapper du trou noir? Pourquoi a-t-il dit, s'exprimant à Harvard:
Parce qu'il ne parlait pas de toi. Il a parlé de l'information qui vous constitue au moment de la chute: lorsque vous traversez l'horizon des événements. Lorsque des objets tombent dans un trou noir, ils ont des informations de toute nature: qu'il s'agisse de matière ou d'antimatière, de baryons ou de leptons, d'électrons ou de muons, de neutrinos ou de neutrons. Mais selon la théorie générale de la relativité (classique, en tout cas), un trou noir a trois propriétés informationnelles: la masse, la charge électrique et le moment cinétique.
Le fameux «paradoxe d'information du trou noir» est que lorsque le trou noir se désintègre finalement (grâce au rayonnement de Hawking), il ne reste que l'énergie totale, la charge électrique et le moment cinétique; tout le reste est aléatoire. En d'autres termes, toutes les informations inutiles sont détruites. Le dernier travail de Hawking parle de choses bien moins fantastiques que de s'échapper d'un trou noir; il dit que chaque fois qu'une nouvelle particule tombe dans un trou noir, cela change les informations encodées à la surface du trou noir. Et comme la surface d'un trou noir (ou surface) dépend de la masse et de l'énergie à l'intérieur, cette information doit sortir, mise à la terre mais encodée en rayonnement Hawking. Tout comme un livre brûlé contient des informations en pages (mais pas dans un format très pratique),le rayonnement Hawking sortant peut contenir des informations sur ce qui est tombé dans le trou noir.
C'est loin d'échapper à un trou noir, mais représente une solution possible au paradoxe de l'information, quoi qu'on en dise. Cependant, si vous êtes déterminé à sortir d'un trou noir, il n'y a qu'une seule façon de le faire, qui obéit aux lois connues de la physique: n'y allez pas.
Ilya Khel
