Comment détruire un trou noir

L'idée d'un corps si massif que sa vitesse de fuite dépasse la vitesse de la lumière remonte au géologue anglais John Michell qui l'a considéré pour la première fois en 1783. Dans son scénario, un faisceau de lumière s'éloignerait du corps massif jusqu'à ce qu'il atteigne un certaine hauteur, puis est revenu à la surface.

La pensée moderne sur les trous noirs est quelque peu différente, notamment parce que la relativité restreinte nous dit que la vitesse de la lumière est une constante universelle. Le concept critique sur lequel les physiciens se concentrent aujourd'hui est l'horizon des événements : une frontière théorique dans l'espace à travers laquelle la lumière et d'autres objets peuvent passer dans une direction mais pas dans l'autre. Puisque la lumière ne peut pas s'échapper, l'horizon des événements est ce qui rend un trou noir noir.

L'horizon des événements est en quelque sorte une déception pour de nombreux astrophysiciens car la physique intéressante, ce qui dépasse les lois connues de l'univers, tout se passe à l'intérieur et nous est donc caché.

Ce que les physiciens aimeraient donc, c'est un moyen de se débarrasser de l'horizon des événements et d'exposer le fonctionnement interne à un examen minutieux. Faire cela détruirait le trou noir mais révélerait quelque chose de bien plus bizarre et exotique.

Aujourd'hui, Ted Jacobson de l'Université du Maryland et Thomas Sotiriou et l'Université de Cambridge expliquent comment cela pourrait être fait dans un récit divertissant et remarquablement accessible du défi.

En relativité générale, la condition mathématique de l'existence d'un trou noir avec un horizon des événements est simple. Elle est donnée par l'inégalité suivante : M^2 > (J/M)^2 + Q^2, où M est la masse du trou noir, J est son moment cinétique et Q est sa charge.

Se débarrasser de l'horizon des événements consiste simplement à augmenter le moment cinétique et/ou la charge de cet objet jusqu'à ce que l'inégalité soit inversée. Lorsque cela se produit, l'horizon des événements disparaît et l'objet exotique en dessous émerge.

À première vue, cela semble simple. L'inégalité suggère que pour détruire un trou noir, tout ce que vous avez à faire est de lui donner un moment angulaire et une charge.

Mais cela cache une multitude de problèmes. Pour commencer, les choses avec un moment angulaire et une charge ont également tendance à avoir une masse. Et dans tous les cas, l'équation ci-dessus décrit un état stationnaire. L'alimentation d'un trou noir crée un état dynamique et il n'y a aucune garantie que l'objet revienne à un état stable sans perdre le moment angulaire et la charge qu'il a alimentés.

En fait, les calculs sont si diaboliques qu'ils ont défié toutes les tentatives pour les apprivoiser. À l'heure actuelle, personne ne sait ce qu'il ferait, disent Jacobson et Sotiriou.

Que révélerait un trou noir sans son horizon des événements ? C'est là que la physique devient philosophique. Les mathématiques indiquent ici que l'espace-temps se courbe à l'infini, créant ce que les astrophysiciens appellent une singularité.

Pour tout physicien ordinaire, une singularité est une indication qu'une théorie s'est effondrée et qu'une nouvelle théorie est nécessaire pour décrire ce qui se passe. C'est une question de principe que les singularités sont des objets mathématiques, pas physiques et que tout « trou » qu'elles suggèrent n'existe pas dans la structure de l'Univers mais dans notre compréhension de celui-ci.

Les astrophysiciens sont différents. Ils ont une foi si extraordinaire dans leurs théories qu'ils croient que des singularités existent réellement à l'intérieur des trous noirs. Les goûts de Roger Penrose et Stephen Hawking ont même prouvé que les singularités sont inévitables dans l'effondrement gravitationnel.

Pour eux, supprimer l'horizon des événements autour d'un trou noir soulève la perspective passionnante de révéler une singularité dans toute sa splendeur nue. Lorsque cela se produira, nous pourrons contempler l'infini.

Cela semble bizarre.

Détruire un trou noir de cette manière est voué à révéler une nouvelle physique. Mais quoi que cela puisse être, cela restera forcément bien caché jusqu'à ce que nous ayons une théorie qui décrit mieux ce qui se passe dans de tels extrêmes. Ou jusqu'à ce que nous apercevions un de ces objets quelque part dans le ciel nocturne.

Réf : arxiv.org/abs/1006.1764 : Détruire les trous noirs avec des corps de test

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