Cela fait plusieurs semaines que des choses étranges ont commencé à se produire dans le ciel nocturne. Vous, comme beaucoup d'autres, suivez activement l'actualité. Le président prend la parole, il est soutenu par des astrophysiciens, des géologues et des climatologues. Il est nerveux, mais, rendant hommage à la tradition, il divise les nouvelles en «mauvaises» et «bonnes». La bonne nouvelle: nous ne sommes pas morts, la planète n'est pas détruite, elle n'est pas emportée dans l'espace ou tournée dans une roue de gravité. Les mauvais sont «des changements climatiques très intéressants». Essayer de survivre à côté d'un trou noir, c'est comme fuir le Titanic - pour une mort froide dans l'océan.
Avant d'atteindre votre cas d'alarme ou de commencer à devenir fou: n'ayez pas peur, ce n'est qu'une expérience de pensée. Les trous noirs sont l'un des phénomènes les plus effrayants de l'univers. Leur poids énorme plie l'espace et le temps - et notre compréhension de leur nature - à la limite, à un point. Des trous noirs supermassifs se cachent dans les noyaux des galaxies, engloutissant des millions, des milliards d'étoiles.
Que se passera-t-il si un trou noir est né ou est découvert près de notre système solaire?
Comme pour la plupart des questions hypothétiques, le diable est dans les petites choses. A quelle distance? D'où? Quelle est la masse?
Il faut noter tout de suite que notre soleil ne deviendra jamais un trou noir. Cela nécessite une masse de l'ordre de grandeur supérieure au soleil - 10 à 15 fois. Ensuite, il y aura un effondrement gravitationnel, sous l'influence de la gravité, la matière s'effondre littéralement en un seul point. Un phénomène similaire est au cœur des bombes à hydrogène et dans la théorie de la fusion thermonucléaire froide, à moins que la gravité ne joue un rôle différent. De plus, les autres étoiles des galaxies voisines ne sont pas adaptées au rôle de trous noirs potentiels. La plupart d'entre eux sont des naines rouges et ont une masse de 8 à 60% de notre soleil.
Deux options demeurent: soit un trou noir apparaît spontanément dans notre voisinage, soit il vient de nulle part. Mais le premier, malgré les protestations contre la recherche au Grand collisionneur de hadrons, est impossible (nous expliquerons pourquoi plus tard).
Quant au second, astronomes et astrophysiciens ont confirmé l'existence d'environ 2000 trous noirs errants, mais les chances que l'un d'entre eux nous atteigne sont proches de zéro. Et comme l'écrivain Douglas Adams l'a souligné:
«Le cosmos est génial. Vous ne pouvez tout simplement pas réaliser à quel point il est incroyable et époustouflant. Je veux dire, cela peut sembler un long chemin vers la pharmacie, mais selon les normes d'espace, ce sont des graines.
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Cela signifie que la probabilité d'un tel événement est trop intéressante pour ne pas la considérer de plus près.
Influence des trous noirs sur l'espace et le temps
Si vous regardez un trou noir de loin, il ressemblera à n'importe quel autre objet massif. Tant qu'il est juste en face de vous, il obéit aux lois de la mécanique classique et à la loi de Newton de la gravité universelle, qui stipule que l'attraction entre deux objets est proportionnelle à leur masse et diminue avec l'augmentation de la distance. En d'autres termes, il n'y a pas de différence gravitationnelle entre R136a1, une naine "bleue" pesant 265 soleils, et un trou noir du même poids.
Rapprochez-vous du trou noir pour entrer dans son champ gravitationnel et vous serez confronté à deux ensembles de règles différents. La théorie de la relativité générale d'Einstein, qui permet aux trous noirs de plier l'espace et le temps, et l'extrême gravité, qui pousse cette courbure à l'extrême.
Si vous voulez étudier un trou noir sans sortir d'un vaisseau, vous constaterez que plus vous vous rapprochez du centre de l'immense masse, plus vos moteurs vont s'efforcer de vous maintenir sur une orbite circulaire. Au début, de petites impulsions de la fusée la stabiliseront; mais plus vous allez loin, plus vous aurez d'énergie à dépenser pour ne pas quitter l'orbite. En conséquence, seul le fonctionnement continu des moteurs de fusée vous séparera du rien qui consomme tout.
Dès que vous manquez de carburant (ou que vous devenez fou et éteignez les moteurs), vous traverserez l'horizon des événements du trou noir, la frontière d'où même pas la lumière ne peut revenir. Après cela, vous devrez répondre de tous vos péchés. Rien n'arrêtera le mouvement inexorable vers la singularité - le noyau de l'espace et du temps infiniment compressés, où la physique, telle que nous la connaissons, se recroqueville en boule et gémit.
Le temps ralentira à mesure que vous progresserez. Beaucoup. De votre point de vue, rien ne changera, mais vos amis qui regardent votre tour verront comme un éclair flou. Mais seulement à l'horizon des événements - la lumière ne va pas au-delà, ce qui signifie que personne ne peut vous voir. Un crime parfait, n'est-ce pas?
Les déformations temporelles gravitationnelles sont assez courantes, mais trop faibles pour être remarquées. Sur Terre, par exemple, après avoir vécu un milliard d'années au niveau de la mer, vous serez une seconde plus jeune que votre pair qui vivait au sommet de l'Everest. On dit que le temps a peur des pyramides, mais il faut passer trop de temps à appuyer sa joue contre elle pour sentir le ralentissement du temps à Paris.
Le temps tourne dans un trou noir. Quand nous disons que tomber dans une singularité ne peut être évité, cela ne signifie pas seulement l'action inexorable de la gravité ou la distorsion de l'espace. Le temps dans un trou noir rétrécit au point que le chemin vers la singularité devient littéralement votre avenir. Échapper à la singularité sera comme essayer d'arrêter le temps.
Voulez-vous savoir ce qui se passera dans notre système solaire s'il parvient à entrer dans un tel maelström de forces? Continuer à lire.
Jour du jugement dernier
Supposons qu'un trou noir soit piégé dans un système binaire serrant une étoile sur le point de devenir une supernova. Soudain cela arrive, le géant gravitationnel tire dans notre direction à une vitesse de dizaines et de centaines de kilomètres par seconde. Comment savons-nous cela?
La réponse est simple: nous ne le saurons pas tant qu'il n'entrera pas en collision avec quelque chose, car la gravité massive des trous noirs ne libère même pas de lumière. Alors, au lieu d'essayer de trouver du poivre noir sur un tapis noir, examinons quelques moyens qui nous aideront à identifier directement un trou noir.
Premièrement, la matière déchirée par le trou noir émettra des radiations lors de la rotation du disque d'accrétion. L'espace autour brillera comme un collier de lanternes du Nouvel An porté par un chat (étrange fantaisie, mais tant pis).
Deuxièmement, la distorsion de l'espace autour des trous noirs peut être détectée par des méthodes terrestres. Il s'agit d'une lentille gravitationnelle prédite par la théorie de la relativité générale d'Einstein. L'effet se manifeste à proximité d'objets massifs et est enregistré par les astronomes.
Mais même dans des conditions idéales, trouver un trou noir de cette manière sera plus difficile que de trouver des puces sur un chien tacheté la nuit avec des jumelles. Avec un cache-œil. Pour une lentille gravitationnelle réussie, un trou noir doit passer entre nous et l'étoile. Et après cela, nous devons encore avoir de la chance.
De plus, un trou noir peut se faire sentir s'il interagit gravitationnellement avec des objets célestes comme les planètes, les étoiles, les astéroïdes et les comètes, ce qui nous ramène à nouveau à la question clé: à quelle distance notre hypothétique trou noir, niché dans le quartier, sera-t-il situé?
Bien sûr, le plus proche, le plus dangereux. À l'approche des orbites des planètes et des lunes, ils danseront la salsa comme un moineau pris dans une toile d'araignée, traînant des orbites tordues et perturbant l'ordre qu'ils tentent de mettre en place depuis l'époque de Nicolas Copernic.
Ici sur Terre, le flux et le reflux et la couleur du ciel changeraient. Si la gravité, comme ordonné par Jirinovsky, éloigne l'orbite de la planète du Soleil, la rapproche, la rend plus elliptique, au mieux nous souffrirons de changements de température et de bizarreries avec les saisons. Dans le pire des cas (en plus de faire partie d'un trou noir), la Terre peut tomber dans le Soleil ou faire un long voyage dans les profondeurs de l'espace, nous condamnant tous à une mort froide.
Le célèbre astrophysicien Neil de Grasse Tyson a une fois succinctement exprimé les problèmes qui se poseraient si un "invité noir" se mettait à pied à proximité:
"Si nous visitons un trou noir, le système solaire aura une mauvaise journée."
Eh bien, ne passons pas de pied en pied devant l'horizon des événements et plongeons enfin.
Contact: bonnes et mauvaises nouvelles
Il y a un mot de six lettres en russe qui décrirait le mieux ce qui nous attend. Appelons cela juste une catastrophe. Les scientifiques ont appris à diviser par zéro et nous nous sommes retrouvés dans un trou noir. Même Bruce Willis avec une équipe courageuse de travailleurs du pétrole, spécialement formés à Tcheliabinsk, ne nous aurait pas sauvés.
Si un trou noir apparaissait à proximité de Neptune, nous le sentirions immédiatement. Les scientifiques connaissent si bien l'orbite de Neptune qu'ils peuvent même détecter une déviation de 1 seconde d'arc (une unité de mesure angulaire). Un trou noir ordinaire d'une masse de dix soleils, volant à une vitesse de 300 km / s, se donnerait un autre dixième d'année-lumière.
Et voici la dernière bonne nouvelle: un trou noir de cette taille nous donnera au moins 100 ans pour achever nos affaires terrestres. Peut-être qu'un danger de cette ampleur mettra fin à toutes les guerres terrestres ou en déclenchera une mondiale. Peut-être que l'humanité aura le temps de se détruire toute seule, dès qu'elle apprendra cela dans cent ans - tout, kaput. Cela n'a pas encore d'importance. Si le trou se déplace plus lentement, le temps d'attente fatal sera décuplé. Et puis, il devrait y avoir suffisamment de temps pour construire une arche ou ramasser une valise planétaire avec des objets.
À l'approche de Neptune, la mort noire sort la géante gazeuse de son orbite. La planète commence à se comporter étrangement: à mesure qu'elle s'éloigne de nous, un décalage vers le rouge se produit - la longueur d'onde de son rayonnement, y compris la lumière, entre dans le spectre rouge. Dès que Neptune est derrière le trou noir, la lentille gravitationnelle est tirée sur la sphère noire et circule autour d'elle. Lorsque la planète réapparaît, déjà devant nous, ses couleurs subissent un décalage vers le bleu - la longueur d'onde va jusqu'à cette extrémité du spectre.
Le décalage rouge et bleu, en règle générale, est une conséquence de la suppression ou de l'approche d'un objet stellaire par rapport à nous. Cela ressemble à l'effet Doppler lors d'un trajet en ambulance près de chez nous.
En même temps, comme le trou noir "mange" la planète, le gaz se tordra en une spirale gravitationnelle, comme le sucre lors de la création de la barbe à papa. De notre point de vue, la spirale ira à jamais dans l'horizon des événements. Mais la lumière émise par la mort de Neptune sera réfléchie par le trou noir dans le négatif, comme la couronne solaire lors d'une éclipse.
Plus le trou noir est proche de la Terre, plus l'effet de distorsion qui l'entoure se manifestera, comme dans un miroir incurvé. Tous les télescopes ne verront que le vide au centre du trou noir.
Si notre mort noire est un trou noir supermassif, l'histoire se terminera déjà - son horizon d'événements sera cinq fois plus grand que le système solaire. Mais c'est ennuyeux. Voyons à quoi ressemble l'un de ces monstres de l'intérieur.
Fin du monde, ou à travers le miroir
Vous escaladez le terrier du lapin en sachant que votre connaissance sera très courte. Nous espérons que nous aurons le temps au moins d'évaluer l'intérieur du trou noir. Heureusement pour nous, mais malheureusement pour le système solaire, ce trou noir est supermassif. Nous avons changé les règles, mais si nous ne l'avions pas fait, cela aurait pris fin pour une raison quelconque.
Dans un petit trou noir - disons avec une masse de 30 soleils - les forces de marée causées par une augmentation de la gravité nous déchireraient bien avant que nous n'atteignions l'horizon des événements. Mais là, la gravité se situe autour d'un million de terres. Pour profiter de la victoire - après tout, nous avons atteint l'horizon des événements - nous n'aurons même pas 0,0001 seconde.
Dans un trou noir supermassif d'une masse de 5 millions de soleils, comme celui situé au centre de notre galaxie, une expérience très différente nous attend. Tout trou noir qui a absorbé une masse de plus de 30000 soleils a des forces de marée avec une gravité inférieure à une Terre à l'horizon des événements. Nous aurons 16 secondes pour regarder autour de vous (et changer les règles du jeu) avant d'atteindre le point de singularité. Plus il y a de masse, plus il y a de temps.
Tomber à travers l'horizon des événements, c'est comme s'endormir ou tomber amoureux: il est difficile de déterminer un point de départ pour quand cela se produira, mais ensuite votre sens de la réalité sera complètement différent. Dans un trou noir, vous verrez des étoiles (la lumière entre, mais pas l'inverse), mais l'espace autour de vous ressemblera à une bulle de savon.
Eh bien, après avoir été écrasé dans le néant, vous vous retrouverez dans un point de courbure infinie, où le temps et l'espace que nous connaissons prennent fin.
Ilya Khel
