Une fois qu'un objet entre dans un trou noir, il ne peut plus en sortir. Peu importe la quantité d'énergie dont vous disposez, vous ne pouvez jamais vous déplacer plus vite que la vitesse de la lumière et traverser l'horizon des événements de l'intérieur. Mais que se passe-t-il si vous essayez de tromper cette petite règle et de plonger un objet minuscule dans l'horizon des événements, en le liant à un objet plus massif qui peut quitter l'horizon? Est-il possible de sortir quelque chose d'un trou noir d'une manière ou d'une autre? Les lois de la physique sont strictes, mais elles doivent répondre à la question, est-ce possible ou non. Ethan Siegel de Medium.com suggère que nous le découvrions.
Un trou noir n'est pas seulement une singularité superdense et supermassive, dans laquelle l'espace est si fortement courbé que tout ce qui y pénètre ne peut plus sortir. Bien que ce soit généralement ce que nous considérons comme un trou noir - pour être exact - une région de l'espace autour de ces objets à partir de laquelle aucune forme de matière ou d'énergie - et même pas la lumière elle-même - ne peut s'échapper. Ce n'est pas aussi exotique qu'on pourrait le penser. Si vous prenez le Soleil tel qu'il est et que vous le serrez dans un rayon de plusieurs kilomètres, vous obtenez presque un trou noir. Et bien que notre Soleil ne soit pas menacé d'une telle transition, il y a des étoiles dans l'Univers qui laissent derrière eux ces objets mystérieux.
Les étoiles les plus massives de l'univers - les étoiles de vingt, quarante, cent ou même 260 masses solaires - sont les objets les plus bleus, les plus chauds et les plus brillants. Ils brûlent également le combustible nucléaire dans leurs profondeurs plus rapidement que les autres étoiles: en un ou deux millions d'années au lieu de plusieurs milliards comme le Soleil. Lorsque ces noyaux internes sont à court de combustible nucléaire, ils deviennent les otages des forces gravitationnelles les plus puissantes: si puissantes qu'en l'absence de l'incroyable pression de la fusion nucléaire pour leur résister, ils s'effondrent tout simplement. Au mieux, les noyaux et les électrons gagnent tellement d'énergie qu'ils fusionnent en une masse de neurones connectés entre eux. Si ce noyau est plus massif que quelques soleils, ces neutrons seront suffisamment denses et massifs pour s'effondrer dans un trou noir.
Alors, rappelez-vous, la masse minimale pour un trou noir est de plusieurs masses solaires. Les trous noirs peuvent se développer à partir de masses beaucoup plus grandes, fusionnant, dévorant la matière et l'énergie et s'infiltrant dans les centres des galaxies. Un objet a été trouvé au centre de la Voie lactée qui est quatre millions de fois la masse du Soleil. Des étoiles individuelles peuvent être identifiées sur son orbite, mais aucune lumière de n'importe quelle longueur d'onde n'est émise.
D'autres galaxies ont des trous noirs encore plus massifs, dont les masses sont des milliers de fois plus grandes que la nôtre, et il n'y a pas de limite supérieure théorique à leur hauteur. Mais il y a deux propriétés intéressantes des trous noirs qui peuvent nous conduire à la réponse à la question posée au tout début: est-il possible de tirer quelque chose "en laisse"? La première propriété concerne ce qui arrive à l'espace lorsque le trou noir se développe. Le principe d'un trou noir est tel qu'aucun objet ne peut échapper à son attraction gravitationnelle dans la région de l'espace, aussi accélérée soit-elle, se déplaçant même à la vitesse de la lumière. La limite entre l'endroit où un objet peut quitter le trou noir et l'endroit où il ne le peut pas s'appelle l'horizon des événements. Chaque trou noir l'a.
De façon surprenante, la courbure de l'espace est beaucoup moins sur l'horizon des événements près des trous noirs les plus massifs et augmente dans les trous moins massifs. Pensez à ceci: si vous étiez "debout" sur l'horizon des événements avec le pied droit sur le bord et la tête en arrière à 1,6 mètre de la singularité, la force étirerait votre corps - un processus appelé "spaghettification". Si ce trou noir était le même que dans le centre de notre galaxie, la force de traction ne serait que de 0,1% de la force gravitationnelle sur Terre, alors que si la Terre elle-même se transformait en trou noir et que vous vous teniez dessus, la force de traction serait de 1020 fois la gravité terrestre.
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Si ces forces de traction sont petites au bord de l'horizon des événements, elles ne seront pas beaucoup plus grandes à l'intérieur de l'horizon des événements, ce qui signifie - étant donné les forces électromagnétiques qui maintiennent les objets solides ensemble - peut-être que nous pourrions faire notre chose: plonger l'objet dans l'horizon des événements et presque immédiatement sortir. Pouvez-vous faire cela? Pour comprendre, regardons ce qui se passe à la frontière même entre une étoile à neutrons et un trou noir.
Imaginez que vous ayez une boule de neutrons extrêmement dense, mais qu'un photon à sa surface peut encore s'échapper dans l'espace et ne pas nécessairement retourner dans une étoile à neutrons. Maintenant, plaçons un autre neurone à la surface. Soudain, le noyau ne peut plus résister à l'effondrement gravitationnel. Mais au lieu de penser à ce qui se passe en surface, pensons à ce qui se passe à l'intérieur, là où se forme le trou noir. Imaginez un neutron unique composé de quarks et de gluons, et imaginez comment les gluons doivent passer d'un quark à un autre dans un neutron pour que l'échange de forces ait lieu.
Or l'un de ces quarks est plus proche de la singularité au centre du trou noir, et l'autre est plus éloigné. Pour que l'échange de forces ait lieu - et pour que le neutron soit stable - le gluon à un certain moment doit passer du quark proche au quark éloigné. Mais cela est impossible même à la vitesse de la lumière (et les gluons n'ont pas de masse). Toutes les géodésiques nulles, ou la trajectoire d'un objet se déplaçant à la vitesse de la lumière, conduiront à une singularité au centre du trou noir. De plus, ils n'iront jamais plus loin de la singularité du trou noir qu'au moment de l'éjection. C'est pourquoi un neutron à l'intérieur de l'horizon des événements du trou noir doit s'effondrer et faire partie d'une singularité au centre.
Revenons donc à l'exemple du harnais: vous avez pris une petite masse, vous l'avez attachée à un navire plus grand; le navire est hors de l'horizon des événements et la masse est submergée. Lorsqu'une particule traverse l'horizon des événements, elle ne peut plus le quitter - ni une particule, ni même la lumière. Mais les photons et les gluons restent les particules mêmes dont nous avons besoin pour échanger des forces entre des particules qui sont en dehors de l'horizon des événements, et ils ne peuvent pas non plus aller nulle part.
Cela ne signifie pas nécessairement que le câble se cassera; plutôt, la singularité traînera sur tout le navire. Bien sûr, les forces de marée dans certaines conditions ne vous déchireront pas, mais la réalisation de la singularité sera inévitable. L'incroyable gravité et le fait que toutes les particules de toutes masses, énergies et vitesses n'auront d'autre choix que de voyager vers la singularité, c'est ce qui va se passer.
Par conséquent, malheureusement, ils n'ont pas encore trouvé un moyen de sortir du trou noir après avoir traversé l'horizon des événements. Vous pouvez réduire les pertes et couper ce qui est déjà entré, ou rester en contact et vous noyer. Le choix vous appartient.
Ilya Khel