Je vous le dis, cet endroit est dangereux !

La Terre a vu la vie naitre de ses entrailles et pourtant, elle s’ingénie à utiliser tous les moyens à sa disposition pour l’éradiquer. Séismes, volcans, glaciations, canicules, typhons, tornades, glissements de terrain, inondations, tsunamis, ondes de tempête, vagues scélérates, failles, éboulis, arcs-en-ciel, grêle, feux de forêt, et tralala.

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Si notre planète était seule à nous causer des difficultés, on pourrait presque se sentir au paradis. C’est toutefois sans compter sur ses petits amis météorites qui s’invitent sans prévenir, ainsi qu’aux colères solaires et celles bien pires de certains cousins éloignés tels les étoiles géantes, supernovæ, pulsars, quasars, magnétars, blazars, étoiles à neutrons et trous noirs. Tous ces sympathiques objets célestes fourbissent leurs armes pour un jour nous attaquer à coup de rayons X et gamma, de particules hyper véloces, qu’ils soient protons, neutrons ou noyaux d’atomes lancés à nos trousses.

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Toutefois, les dangers pour l’humain ne s’arrêtent pas là. Nous partageons la Terre avec d’autres organismes bien plus anciens que nous, dont certains préfèreraient jouir d’elle sans notre présence dans leurs parages. Virus, bactéries, champignons, levures et autres microorganismes s’attaquent à plus grands qu’eux sans ressentir aucune gêne ni démontrer aucun respect. Ils peuvent décimer des villages, des villes, des provinces et des pays entiers en moins de temps qu’il en faut pour acheter des billets pour un spectacle de Justin Bieber.

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Mais ce dernier n’est pas le seul humain à perpétrer des atrocités innommables sur la population mondiale, car notre espèce a toujours démontré une haine incommensurable envers ses propres individus. On se trucide à qui mieux mieux, on se bombarde, on s’empoisonne, on se fait disparaitre à grands coups de génocides barbares et après cela, lorsqu’il en reste, parce que certains résistent parfois, on les accuse de tous les torts pour les déshumaniser au fond d’affreux cachots secrets.

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Entre les deux, entre les microbes et les macrobes – j’invente ce mot que je trouve pertinent pour qualifier les humains – les seconds sont particuliers puisqu’ils demeurent incontestablement les pires ravageurs pour leur propre espèce. Nous polluons la terre, l’air et toutes les eaux du monde sans égards à récupérer ce que nous appelons nos déchets. En bref, nous buvons après avoir uriné dans notre écuelle, nous mélangeons nos excréments à notre bouffe et nous respirons les poisons rejetés inconsidérément dans l’atmosphère sous nos sages auspices.

Catastrophes naturelles ou anthropiques, homo sapiens a bien failli subir le même sort que ses cousins homo neanderthalensis et homo floresiensis. Il faut toutefois éviter de crier victoire, car la partie est loin d’être gagnée pour les gens de notre espèce, comme vous avez pu le lire précédemment, et ce malgré nos 7,6 milliards d’individus qui foulent les divers continents et se défoulent allègrement sur eux.

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En fait, le nombre de catastrophes potentielles ou actuellement en cours est si grand qu’il est absolument impossible que nous ne subissions pas de lourdes pertes de manière plus ou moins régulière. Pour preuve, la dernière hécatombe survenue le 26 décembre 2004. À ce moment, 250000 personnes ont perdu la vie à cause d’un tsunami dévastateur. Cependant, malgré ce nombre effarant de victimes, il a quand même représenté la disparition de seulement 0,0036 % de la population humaine. Au rythme où nous repeuplons la Terre, cette baisse subite de nos effectifs n’aura causé aucune diminution sensible.

Il en irait tout autrement avec une catastrophe de type galactique. Il n’est pas exclu qu’un tel événement ait engendré l’une des cinq grandes extinctions qu’a connues notre planète. Selon la situation, nous pourrions très bien tous disparaitre et très rapidement. Je ne parle pas d’un petit caillou de la taille de l’Everest qui nous tombe sur la tronche, non, je parle d’un tueur bien plus puissant et pourtant invisible.

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Nous pourrions être attaqués par des rayons si énergétiques que nos protections atmosphériques seraient toutes balayées, nous laissant exposés et vulnérables aux dangers toujours présents de notre propre soleil et ses copains.

Je parle de catastrophes parce que la plupart des gens préfèrent en oublier la possibilité jusqu’à ce qu’elles surviennent. Vivre en compagnie de spectres effrayants les indispose. Je les comprends, mais je ne partage pas leur opinion. Suis-je mal conçu pour être incapable de fermer mes yeux? Une chose est certaine, lorsqu’elles surviendront je ne serai aucunement surpris. Ce jour, je passerai peut-être pour un gars insensible, peu m’importe, je saurai que la vérité est ailleurs. Si je garde les yeux rivés sur la réalité des possibilités à survenir, je ne sursaute pas quand l’univers cherche à me stupéfier.

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Si une hécatombe arrive de mon vivant, je n’aurai pas à vous seriner que «je vous l’avais bien dit», car au fond de votre tête vous vous direz: «LeCorbot nous l’avait bien dit».

Toutefois, serons-nous toujours là l’un et l’autre pour tenir ces réflexions?

Quelques questions-réponses sur la photographie d’un trou noir

Cet article fait suite à ceux de ces trois derniers jours. 2018-06-112018-06-122018-06-13

Voici une série de questions et de réponses qui pourront vous aider à mieux comprendre le résultat attendu avant la fin 2018 de la première photographie d’un trou noir.

Q — Combien de temps a duré la prise de photographie d’un trou noir en avril 2017?
R — Une semaine

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Q — Quel trou noir a été photographié?
R — La source radio ponctuelle désignée sous le nom de Sagittaire A*. Cette source émet des ondes radio et a été associée au trou noir supermassif résidant au cœur de notre Galaxie. Le trou noir n’émet évidemment pas directement ces ondes. Elles sont un effet sur son environnement lorsqu’il perturbe des nuages de gaz se trouvant dans ses parages.

Q — Est-il photographié en lumière visible?
R — Non. Entre le centre galactique et nous, il y a des poussières et des étoiles en quantités tellement grandes qu’il est absolument impossible de voir un objet en arrière-plan en utilisant les ondes visibles. Le télescope virtuel EHT utilise deux couvertures d’ondes électromagnétiques. Les principales fréquences détectées sont les ondes radio millimétriques et submillimétriques (bandes de fréquences de nos postes de télé et radio commerciales) provenant de ce point de l’espace. La seconde couverture se fait en ultraviolet. Les photons détectés seront ensuite transposés dans des couleurs qu’on peut voir afin de nous montrer un résultat visible pour nos yeux.

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Q — À quoi risque de ressembler la photographie?
R — Au risque de vous décevoir, le résultat risque visuellement d’être très peu ressemblant aux belles images dont je vous abreuve depuis les derniers articles sur le sujet. Comme je le spécifiais dans le précédent article, ces images sont des résultats d’artistes ou de simulations numériques et elles font abstraction de tous les «
défauts» causés par des centaines de causes dont plusieurs seront présents dans les images finales. Les astronomes tenteront d’en éliminer le plus possible, mais elles ne seront certainement pas à la hauteur des attentes des amateurs peu ou mal informés des difficultés.

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Q — Alors à quoi servira cette photo?
R — Elle sert surtout à valider un protocole de travail très élaboré visant à créer un interféromètre supergéant. Elle sert aussi à améliorer nos connaissances en traitement informatique interférométrique. Elle deviendra également une première «
preuve tangible» plus ou moins convaincante de l’existence réelle des trous noirs qui n’ont été jusqu’à présent que calculés à partir d’une théorie qu’on sait bancale lorsqu’elle flirte avec les infinis.

Q — Comment pourra-t-on améliorer ce résultat dans l’avenir?
R — On pense à un interféromètre mixte utilisant des télescopes spatiaux et terrestres, ce qui agrandirait de beaucoup la résolution du télescope virtuel.

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Q — Sur certaines photos de synthèse, on voit des trous noirs comme une tache alors que d’autres le montrent avec toutes sortes d’effets lumineux aux alentours. Lesquelles de ces simulations se rapprochent de la réalité?
R — Un trou noir stable qui n’a aucune rotation ferait apparaitre une tache ronde noire qui est l’horizon des événements du trou noir. Il sera entouré d’un halo lumineux occasionné par les étoiles en arrière-plan dont les rayons lumineux sont déviés et concentrés aux environs immédiats de cet horizon. Mais un trou noir qui ne tourne pas du tout n’existe probablement pas. Sa rotation apporte des changements à la structure géométrique de l’espace proche du trou noir. Imaginez que vous pincez une maille d’un tricot et que vous tourniez le poignet. Une partie du tricot se déformera autour de la maille pincée et tordue. L’espace autour d’un trou noir fait de même et dans les 3 dimensions. Ce changement à la structure géométrique de l’espace autour du trou noir dévie les rayons lumineux environnants et créera différents effets visuels. Toutefois, selon l’angle avec lequel nous verrons le trou noir, l’angle par rapport à son plan de rotation, le résultat visuel variera beaucoup.

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Q — Comment les astronomes peuvent-ils être certains de la présence d’un trou noir au centre de la Voie lactée ? Et comment ont-ils calculé sa masse et ses dimensions ?

R — Puisqu’il n’a jamais été détecté, on pourrait se demander comment les astronomes savent qu’un trou noir galactique supermassif se cache au cœur de notre Galaxie. Ils ont suivi à la trace durant une dizaine d’années certaines étoiles très proches du centre galactique et ils ont remarqué qu’elles bougeaient. Ils ont tracé leur orbite et trouvé qu’elles tournaient toutes autour d’un point absent sur les photos (voir résultat ci-haut). Selon les lois de la mécanique céleste, il est possible de mesurer la masse de ce point central en fonction des orbites et des masses des étoiles révolutionnant autour. Ils ont donc mesuré une masse d’environ 4 millions de masses solaires. Puisque le volume dans lequel cette masse est concentrée est beaucoup trop petit pour correspondre à un groupe important d’étoiles supergéantes, il ne reste plus que des trous noirs puisque même des étoiles à neutrons seraient obligées de s’agglutiner en se transformant là encore en trou noir.

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Q — C’est bien Einstein qui a prédit l’existence des trous noirs?
R — Faux. Malgré l’insistance dérangeante de plusieurs sites scientifiques à lui attribuer cette prédiction, elle est l’œuvre de Karl Schwarzschild qui fut le premier à calculer une singularité (trou noir) dans les équations d’Einstein en 1916. Einstein lui-même pensait que la Nature avait prévu des mécanismes qui empêchaient ces singularités de survenir. Donc, non seulement Einstein ne les a jamais prédits, mais il n’y croyait tout simplement pas. Même si Einstein a inventé l’outil mathématique, le marteau en quelque sorte, il n’est pas l’auteur de toutes les œuvres créées à partir de celui-ci.

N’hésitez pas à poser vos questions sous forme de commentaire.

Verra-t-on un trou noir en 2018 ? (1)

Est-ce que nous pourrons voir un trou noir très bientôt ?

Évidemment, la question aurait de quoi faire rire. Puisque le fond du cosmos est noir, regarder un trou noir sur un fond noir, c’est comme observer un corbeau dans un placard. Pourtant, il est possible de voir ce à quoi un trou noir ressemble en regardant ses effets sur son environnement.

Afin de répondre à la question initiale, j’aurai besoin d’expliquer succinctement différents concepts que je distribuerai dans des articles distincts.

Le premier article sera donc consacré à rappeler comment se forme un trou noir afin de comprendre sa nature.

Une étoile est un délicat équilibre entre deux forces antagonistes. Tout d’abord, une étoile, c’est une bombe nucléaire. La pression engendrée par la fusion nucléaire tend donc à disperser les constituants de l’étoile comme le fait n’importe quelle bombe nucléaire. Toutefois, puisqu’une étoile est aussi un agrégat important de matière, la gravitation retient la matière éjectable en la concentrant au centre de l’astre, ce qui maintient l’étoile en une sphère plutôt stable.

Une étoile est donc une sorte de balance à ressort qui retient le poids déposé sur son plateau en le repoussant jusqu’à un équilibre entre les deux.

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Formation d’une étoile à neutrons

Cependant, le carburant nucléaire venant en fin de compte à manquer — et cela arrive d’autant plus rapidement que l’étoile est obèse — la pression des explosions nucléaires ne suffit plus à contrebalancer la force gravitationnelle qui comprime l’étoile. De ce combat singulier perdu d’avance, l’étoile finira par imploser sous son propre poids. Si elle possède suffisamment de matière, l’implosion réussira à vaincre les autres forces répulsives possibles dans la matière. Les électrons deviendront incapables de se repousser mutuellement (principe d’exclusion de Pauli) et finiront par s’écraser sur les noyaux des atomes. Ce faisant, les électrons fusionneront avec les protons du noyau pour former des neutrons. On obtient ainsi une étoile d’une densité extrême dont son cœur est entièrement composé de neutrons. Tous ces neutrons sont comprimés dans une sphère de 20 à 40 km de diamètre pour l’équivalent en poids d’une étoile de 1,4 à 3,2 fois la masse de notre Soleil. C’est dire comment la densité de la matière est importante ! Mais une étoile à neutrons n’est pas encore un trou noir.

Trop de matière pour résister

Si l’étoile à neutrons possède une masse supérieure à 3,2 fois celle de notre Soleil, ces particules neutres formant une espèce de noyau atomique géant seront elles aussi incapables de résister à la force gravitationnelle. Les quarks composant les neutrons atteindront leur limite de résistance et flancheront à leur tour.

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Formation d’un trou noir stellaire

À cette étape, il n’existe plus aucun autre mécanisme pouvant résister à la force gravitationnelle. La matière atteint alors sa limite d’existence et s’écrase en se concentrant un point infiniment petit. Le résultat est une singularité des équations de la relativité générale d’Einstein. Un point infiniment petit concentrant une masse de densité infiniment grande. Un trou noir est né.

Ouais, la physique n’aime pas trop les infinis et ces deux infinis du trou noir signifient qu’on a un « trou » dans notre théorie. Un trou noir de connaissances liées aux trous noirs qu’on ne parvient pas à éclaircir. Ironique, n’est-ce pas ? Cette formation des trous noirs se rapporte aux trous noirs d’origine stellaire, c’est-à-dire qu’une étoile est à l’origine du trou noir. Il atteint des masses maximales aux alentours de 14 fois celle de notre Soleil.

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Trou noir galactique (supermassif)

Il existe aussi des trous noirs galactiques. Ce sont des trous noirs tapis au cœur de la plupart des galaxies. Leur origine est controversée, mais il est certain qu’ils ont cru en avalant de la matière environnante et par coalescence avec d’autres trous noirs. Le record est détenu par le trou noir supermassif de la galaxie NGC 4889 qui aurait un petit 21 milliards de fois la masse de notre soleil !

La Voie lactée, notre Galaxie, cache également un trou noir supermassif en son sein. Il deviendra important pour la suite de cet article. Toutefois, sa dimension reste modeste. Il a la taille plutôt fine à comparer à bien d’autres trous noirs en ne pesant que 4 millions de fois la masse de notre Soleil !

Dans le prochain article, j’expliquerai simplement ce qu’on appelle l’horizon des événements d’un trou noir. Cette notion est essentielle pour comprendre comment on peut observer un trou noir.

Je vous donne rendez-vous demain pour la suite de ce passionnant feuilleton et vous encourage entretemps à poser vos questions sous forme de commentaire.

À bientôt.