02 Sep
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L’article d’aujourd’hui est centrĂ© sur les trous noirs. Je suis certain que vous vous demandez pourquoi j’ai choisi ce sujet. En fait, j’ai eu cette idĂ©e car le très cĂ©lèbre astrophysicien Stephen Hawking a rĂ©cemment Ă©noncĂ© une nouvelle thĂ©orie concernant son sujet d’étude : les trous noirs. Dans cet article, je vais essayer de vous rappeler ce que sont ces trous noirs et ce qui est connu Ă  leur sujet pour enfin tenter d’expliquer cette nouvelle thĂ©orie.

Pour commencer, les trous noirs sont des régions de l’espace-temps qui possèdent une très forte force gravitationnelle qui empêche la matière ou les radiations de s’en échapper, tout reste ainsi piégé à l’intérieur. Ça fait peur hein? En effet, même la lumière ne peut s’échapper d’un trou noir, ce qui est particulièrement impressionnant. Ainsi, les objets piégés deviennent invisibles pour l’observateur. L’idée est qu’une énorme masse peut déformer l’espace-temps pour créer un trou noir. Cette idée vient d’une loi appelée relativité générale. Mais de quoi parle cette théorie? On appelle “relativiste” une théorie qui considère un objet dont la vitesse n’est pas négligeable par rapport à celle de la lumière. Si sa vitesse est suffisamment faible, la mécanique classique peut être appliquée. La théorie de relativité générale décrit la manière par laquelle la lumière (ou plus généralement, une énergie) peut avoir un effet sur le déplacement d’un objet. C’est d’ailleurs la découverte la plus célèbre d’Albert Einstein.

Quelle est la différence entre la relativité générale et la gravitation habituelle? Dans la relativité générale, la gravitation n’est pas considérée comme une force mais comme une courbure de l’espace-temps. Cette théorie prédit des effets qui ne sont pas présents dans la théorie de Newton tels que l’expansion de l’univers ou encore les trous noirs. Mais que dit cette loi au sujet des trous noirs? Après la découverte de Schwarzschild, qui décrit la courbure de l’espace-temps en donnant l’expression de son intervalle d’espace-temps, cette loi considère un objet comme une sphère centrée sur sa masse. Dans cette hypothèse, la masse devient exact en dehors du rayon de la sphère. Pour toute masse sphérique, il existe alors une distance au centre appelée rayon de Schwarzschild où d’étranges phénomènes se produisent. Par exemple si la masse a un rayon plus court, alors pour un observateur un peu éloigné, les objets qui s’approchent du rayon semblent s’immobiliser et leurs horloges s’arrêter. De plus, la seule chose pouvant être observée venant de ces masses sont les effets gravitationnels. Ces masses qui déforment l’espace temps sont alors appelés trous noirs car ils retiennent tout, même la lumière reste piégée à l’intérieur. La limite à partir de laquelle plus rien ne peut s’échapper est appelée l’horizon du trou noir.

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Les trous noirs sont caractérisés par différents paramètres : la masse, la charge et le moment cinétique. Ces paramètres séparent les trous noirs en quatre catégories différentes. La masse n’est jamais nulle, cependant les autres paramètres sont susceptibles de l’être. Lorsque la charge ainsi que le moment cinétique sont nuls, le trou noir est appelé trou noir de Schwarzschild. Le nom lui a été donné car l’annulation des deux paramètres a permis a ce chercheur de trouver la première solution à la singularité des trous noirs. Lorsque la charge est non nulle, on se trouve dans le cas d’un trou noir de Reissner-Nordström. Cependant, la charge est supposée se dissiper rapidement, il est donc quasiment impossible d’entrer dans cette configuration. Lorsque le trou noir n’a pas de charge mais un moment cinétique, le trou noir est un trou noir de Kerr. Ce type de trou noir est le plus intéressant en astrophysique puisque c’est celui qui absorbe la matière ainsi que les radiations. Le dernier type de trou noir est un trou noir de Kerr possédant une charge. Pourtant, pour les mêmes raisons que précédemment, ce type de trou noir est extrêmement improbable. Un trou noir peut se former partout, la seule condition est d’avoir une masse suffisamment importante pouvant être comprimée énormément.

Maintenant que vous en savez un peu plus sur ce qu’est un trou noir, nous pouvons aborder la nouvelle théorie de Stephen Hawking. Sa nouvelle idée concerne ce qui se passé lorsque l’on franchit un trou noir… que devient-on? Hawking pense que l’information d’objets qui traversent un trou noir ne disparaissent pas puisque les lois de Lavoisier sont maintenues (“rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme”) et ce, malgré le fait que l’on ne voit plus rien. Au contraire, il propose que l’information soit stockée dans l’horizon du trou noir. Vous vous rappelez? Il s’agit de la limite entre la zone “ouf je l’ai échappée belle” et la zone “oups trop tard” . L’objet devrait ainsi être stocké en deux dimensions à la manière d’un hologramme. Cette idée pourrait être le commencement d’une nouvelle façon de penser qui pourrait aider les chercheurs à améliorer leur connaissance des trous noirs.

hawking, stephen

Voici la fin de mon article, j’espère que vous l’avez apprécié. C’était peut-être un peu compliqué mais j’ai essayé de simplifier tout en gardant l’intérêt du sujet qui est passionnant, je dois avouer que cela me fait rêver quand je pense à l’immensité de ces objets en comparaison avec notre taille…

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Billythekid

PhD Student in Biophysics

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4 Comments

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    10 septembre 2015 at 15 h 55 min

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