71TrouS noirS, univerS parallèleS TrouS noirS, univerS parallèleS DossIEr 39
© X-ray: NASA/CXC/Penn. State/G. Yang et al & NASA/CXC/ICE/M. Mezcua et al.; Optical: NASA/STScI; Illustration: NASA/CXC/A. Jubettde la présence de zones de grande densité
qui auraient pu entraîner une courbure de
l'espace-temps engendrant une précipitation
gravitationnelle. Selon le scientifique, ils
auraient la taille d'un proton ou d'un neutron.C'est par son travail sur les trous noirs que
l'astrophysicien a contribué à la tentative
d'unification des deux théories qui régissent
le monde. Ayant prouvé qu'il existait au centre
des trous noirs une singularité, ce sont en ef-
fet les lois de la physique quantique qui s'y
appliquent. Pour lui, un trou noir n'était pas
la fin de tout, une spirale engouffrant défini-
tivement et faisant disparaître à jamais toutobjet qui s'en approchait, augmentant ainsi
éternellement sa masse. Un trou noir émet-
tait un rayonnement et, grâce à cette théorie
d'avant-garde, a été ainsi défini le « rayon-
nement Hawking » en 1975. Lors de cette
émission de photons, un trou noir pourrait
s'évaporer et disparaître (dans des milliards
de milliards d'années pour les trous noirs stel-
laires). La théorie de l'évaporation des trous
noirs a révolutionné l'astrophysique.Malheureusement, de par sa définition, il
est naturellement impossible d'observer un
trou noir, et cette absence de preuves expé-
rimentales explique que Stephen Hawkingn'ait jamais obtenu le prix Nobel. On ne peut
détecter un trou noir qu'à partir de ses effets
sur son environnement. Par exemple, son
champ gravitationnel intense dévie fortement
les rayons lumineux à son voisinage, créant un
effet de lentille ou de mirage gravitationnels.
Ou encore la matière qu'il attire est extrême-
ment concentrée et chauffée à un niveau tel
qu'elle brille puissamment : on observe donc
de fortes émissions de rayons X ou Gamma
tout autour. En 2015, les interféromètres amé-
ricains Ligo ont également pu détecter pour
la première fois les ondes gravitationnelles
résultant de la fusion de deux trous noirs.En quoi le monde
quantique est-il
différent du nôtre?Les particules du monde microsco-
pique ne se comportent pas comme
le monde que nous voyons, des ob-
jets de notre vie quotidienne aux
galaxies. Elles évoluent sous forme
d'ondes et les lois gravitationnelles
ne s'appliquent quasiment pas à
leur échelle. Plus nous connaissons
la position précise d'une particule,
moins nous connaissons sa vitesse,
et vice versa.Les plus grands trous noirs de l'univers grossissent plus vite que le taux de
formation d'étoiles dans leurs galaxies, selon deux études récentes faites à
partir du télescope spatial américain Chandra et d'autres télescopes.38 Dossier TrouS noirS, univerS parallèleS
Trous noirs, univers parallèles... les
révélations de stephen Hawking
«Le fait que nous, les humains, qui ne sommes que de simples parti-
cules de la nature, ayons été capables d’être si proches de comprendre
les lois qui nous gouvernent et qui gouvernent l’univers, est déjà en soi
un triomphe » déclarait Stephen Hawking. Toute sa vie le génial astro-
physicien britannique a tenté de percer les mystères de l'univers. Le
14 mars dernier, il nous quittait en nous laissant une vision différente
du monde.
Marchant dans les traces d'Einstein, il a
tenté de concilier la relativité générale et la
physique quantique. Cette grande quête est
celle des physiciens théoriques depuis près
d'un siècle. Dès la fin des années 60, avecson collègue de Cambridge Roger Penrose, il
démontre que la théorie de la relativité géné-
rale implique que l'espace et le temps aient eu
un commencement, le big bang, et une fin,
les trous noirs.Rappelons que les trous noirs stellaires
se forment lors de la mort d'une étoile très
massive, tandis que des trous noirs supermas-
sifs seraient présents au centre de certaines
galaxies. Dans le premier cas, l'astre n'ayant
plus de combustible (d'hydrogène) à brûler,
il est comprimé par une gravité à laquelle
rien ne peut résister. Il s'effondre alors sur
lui-même en un point appelé singularité gra-
vitationnelle, ce lieu où la densité est infinie,
où la matière est décomposée en particules
élémentaires et où l'espace-temps semble
s'arrêter.Un trou noir est un objet céleste ayant une
masse pouvant aller de quelques masses so-
laires à des milliards de masses solaires alors
qu'il n'a que quelques kilomètres de diamètre
dans le cas des trous noirs stellaires. Il est
délimité par une surface sphérique appelée
horizon des événements. Son champ gravi-
tationnel est si intense qu'il empêche toute
forme de matière ou de lumière de s’en échap-
per. Happées dans un tourbillon, elles sont
entraînées inexorablement vers sa singularité
centrale.Stephen Hawking évoque aussi la possibi-
lité de micro trous noirs primordiaux datant
de la naissance de l'univers. Ils résulteraient