Sciences et Avenir: la face cachée de l'Univers

INFINIMENT NOIR
L’une des vedettes incontestées du film
Interstellar est un trou noir supermassif
nommé Gargantua. Mais est-il bien
vraisemblable? En compagnie
d’astrophysiciens, décryptage de ce qui se
passe réellement au cœur d’un tel ogre.
Voyage
au centre
du trou noir
L’une des péripéties du film
Interstellar (2014) voit l’astronaute
Joseph Cooper s’approcher
de Gargantua, trou noir
central d’une galaxie imaginaire.
Il passe sans encombre
le disque de matière qui ceint
l’astre et plonge au-delà de ce qu’on appelle son
horizon des événements, seuil de la région qui
l’entoure d’où rien ne peut s’échapper, pas même
la lumière. Cooper est alors brinquebalé vers le
centre de l’objet céleste, que Christopher Nolan,
le réalisateur, décrit comme une machine où le
temps et l’espace n’existent plus...
Un scénario réaliste ? Peut-être… ou peut-être
pas. Car, surchauffé à des millions de degrés,
le disque de matière qui gravite généralement
autour de tels trous noirs supermassifs émet des
rayons X délétères. « Sauf si ce disque ne s’était
pas alimenté en matière extérieure depuis des
millions d’années, ce qui est peu probable,
Cooper serait à coup sûr grillé avant d’aller
plus loin! commente Alain Riazuelo, chercheur
à l’Institut d’astrophysique de Paris. Le
film a cependant raison sur un point : Cooper
Alain Riazuelo,
Pourquoi E=mc 2 ,
HumenSciences, 2022
Une animation sur
ce que verrait un
astronaute à l’approche
d’un trou noir:
https://sciav.fr/
approchetrounoir
Éric Gourgoulhon,
Relativité restreinte.
Des particules à
l’astrophysique,
EDP Sciences 2012
ne sentirait pas l’effet des forces de marée, inévitable.
»
Les forces de marée, ce sont les effets dus à l’attraction
différentielle des points d’un solide :
par exemple, la Lune attire davantage le côté
le plus proche de notre planète que son centre,
et encore plus que le point opposé. La Terre est
étirée dans le sens de l’axe Terre-Lune. Dans le
cas d’un trou noir, la puissance de cet effet détermine
l’étirement du corps qui s’en approche, un
phénomène que le physicien Stephen Hawking a
appelé spaghettification. S’il s’agit d’un trou noir
d’une à dix masses solaires, le problème est vite
réglé : les effets de marée déchirent tout corps
constitué bien avant qu’il n’atteigne l’horizon
des événements. En revanche, près de l’horizon
d’un trou noir de 225 millions de masses solaires
tel que Gargantua, les forces de marée se font
encore peu sentir, car leur intensité varie en proportion
inverse du carré de la masse centrale.
Cooper peut traverser l’horizon sans même
s’en rendre compte ! « C’est comme émettre
un chèque, sourit Alain Riazuelo. On ne prend
conscience du prélèvement qu’après avoir reçu
le relevé de la banque. » Les signaux que Cooper
40 I NUMÉRO SPÉCIAL SCIENCES ET AVENIR AVRIL/JUIN 2022