Un humain pourrait-il entrer dans un trou noir pour l’étudier ?

Pour résoudre les mystères des trous noirs, un humain devrait simplement s’y aventurer.

Cependant, il y a un piège assez compliqué : Un humain ne peut le faire que si le trou noir en question est supermassif et isolé, et si la personne qui y pénètre ne s’attend pas à en faire part à qui que ce soit dans l’univers entier.

Nous sommes tous deux des physiciens qui étudient les trous noirs, bien qu’à une distance très sûre. Les trous noirs sont parmi les objets astrophysiques les plus abondants dans notre Univers.

Ces objets intrigants semblent être un ingrédient essentiel dans l’évolution de l’Univers, du Big Bang à nos jours. Ils ont probablement eu un impact sur la formation de la vie humaine dans notre propre galaxie.

Deux types de trous noirs

L’Univers est parsemé d’un vaste zoo de différents types de trous noirs.

Ils peuvent varier en taille et être chargés électriquement, de la même manière que les électrons ou les protons le sont dans les atomes. Certains trous noirs tournent en fait. Il existe deux types de trous noirs qui sont pertinents pour notre discussion.

Le premier ne tourne pas, est électriquement neutre – c’est-à-dire qu’il n’est pas chargé positivement ou négativement – et a la masse de notre Soleil. Le second type est un trou noir supermassif, avec une masse de millions, voire de milliards de fois supérieure à celle de notre Soleil.

Outre la différence de masse entre ces deux types de trous noirs, ce qui les différencie également est la distance entre leur centre et leur « horizon des événements » – une mesure appelée distance radiale.

L’horizon des événements d’un trou noir est le point de non-retour. Tout ce qui passe ce point sera avalé par le trou noir et disparaîtra à jamais de notre univers connu.

À l’horizon des événements, la gravité du trou noir est si puissante qu’aucune force mécanique ne peut la surmonter ou la contrecarrer. Même la lumière, la chose qui se déplace le plus rapidement dans notre Univers, ne peut pas s’échapper – d’où le terme « trou noir ».

La taille radiale de l’horizon des événements dépend de la masse du trou noir respectif et est essentielle pour qu’une personne puisse survivre à sa chute dans un trou noir. Pour un trou noir avec une masse de notre Soleil (une masse solaire), l’horizon des événements aura un rayon d’un peu moins de 3,2 kilomètres.

En revanche, le trou noir supermassif au centre de notre galaxie, la Voie lactée, a une masse d’environ 4 millions de masses solaires, et son horizon des événements a un rayon de 7,3 millions de miles ou 17 rayons solaires.

Ainsi, une personne tombant dans un trou noir de taille stellaire se rapprochera beaucoup, beaucoup plus du centre du trou noir avant de passer l’horizon des événements, par opposition à une chute dans un trou noir supermassif.

Cela implique, en raison de la proximité du centre du trou noir, que l’attraction du trou noir sur une personne diffère d’un facteur de 1 000 milliards de fois entre la tête et les pieds, en fonction de ce qui entraîne la chute libre.

En d’autres termes, si la personne tombe les pieds en premier, alors qu’elle s’approche de l’horizon d’un trou noir de masse stellaire, l’attraction gravitationnelle sur ses pieds sera exponentiellement plus importante que l’attraction du trou noir sur sa tête.

La personne subira une spaghettification et ne survivra probablement pas à l’étirement en forme de longue et fine nouille.

Maintenant, une personne tombant dans un trou noir supermassif atteindrait l’horizon des événements beaucoup plus loin de la source centrale de l’attraction gravitationnelle, ce qui signifie que la différence d’attraction gravitationnelle entre la tête et les pieds est presque nulle.

Ainsi, la personne traverserait l’horizon des événements sans être touchée, ne serait pas étirée en une longue et fine nouille, survivrait et flotterait sans douleur au-delà de l’horizon du trou noir.

Autres considérations

La plupart des trous noirs que nous observons dans l’Univers sont entourés de disques de matière très chauds, composés pour la plupart de gaz et de poussières ou d’autres objets comme des étoiles et des planètes qui se sont trop rapprochés de l’horizon et sont tombés dans le trou noir.

Ces disques sont appelés disques d’accrétion et sont très chauds et turbulents. Ils ne sont certainement pas hospitaliers et rendraient le voyage dans le trou noir extrêmement dangereux.

Pour y pénétrer en toute sécurité, il faudrait trouver un trou noir supermassif qui soit complètement isolé et qui ne se nourrisse pas des matériaux, des gaz ou même des étoiles environnants.

Or, si une personne trouvait un trou noir supermassif isolé convenant à l’étude scientifique et décidait de s’y aventurer, tout ce qui est observé ou mesuré à l’intérieur du trou noir serait confiné dans l’horizon des événements du trou noir.

En gardant à l’esprit que rien ne peut échapper à l’attraction gravitationnelle au-delà de l’horizon des événements, la personne qui tombe ne pourrait pas envoyer d’informations sur ses découvertes au-delà de cet horizon. Son voyage et ses découvertes seraient perdus à jamais pour le reste de l’Univers. Mais ils apprécieraient l’aventure, aussi longtemps qu’ils survivraient … peut-être ….

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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche