TROUS NOIRS

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Singularités et trous de ver

On appelle « trou noir » non pas l'objet qui se trouve au fond du puits de gravité, mais toute la région d’espace-temps confinée à l'intérieur de l’horizon des événements. Qu'y a-t-il cependant au fond d'un trou noir, quel est le sort ultime de la matière qui y tombe ? La théorie de la relativité générale prédit que dans les configurations les plus simples, par exemple un trou noir statique et sphérique, l'effondrement gravitationnel engendre un nœud qui « étrangle » l'espace-temps. La matière s'accumule irréversiblement et indéfiniment dans ce nœud.

En mathématiques, une valeur infinie apparaissant dans un continuum s'appelle une « singularité ». Mais l'idée de voir de la matière s'entasser dans un point infinitésimal constitue une absurdité pour les physiciens. C'est pourquoi ils étudient des scénarios plus plausibles. On peut supposer, par exemple, qu'au voisinage du nœud, la gravité devient répulsive et permet à la matière de rebondir plutôt que de se comprimer indéfiniment. Ce qui n’était encore dans les années 2000 que pure spéculation a pris plus de consistance avec les calculs effectués dans le cadre de la théorie de la gravitation quantique à boucles – une autre voie d'approche pour unifier la relativité générale et la mécanique quantique, différente de la théorie des cordes. Dans cette théorie, l'espace serait formé de grains minuscules, mais pas infiniment petits, en conséquence de quoi sa courbure ne pourrait pas devenir infiniment grande ; dans un trou noir sphérique, l'écrasement de la matière et de l'espace se heurterait à une valeur finie, quoique très élevée, de la courbure, et s'inverserait pour donner lieu à un rebond.

Quoi qu’il en soit, toutes les étoiles tournent sur elles-mêmes ; comment donc les trous noirs, du moins ceux qui se sont formés à partir d'étoiles effondrées, ne tourneraient-ils pas sur eux-mêmes ? De fait, la relativité générale calcule que l'intérieur d'un trou noir de Kerr n'est pas infiniment étranglé par une singularité ponctuelle, mais abrite une singularité en forme d'anneau couché dans son plan [...]

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Puits gravitationnel créé par un trou noir

Puits gravitationnel créé par un trou noir
Crédits : J.-P. Luminet

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Formation de trous noirs stellaires et sursauts gamma

Formation de trous noirs stellaires et sursauts gamma
Crédits : J.-P. Luminet

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Galaxie NGC 1277

Galaxie NGC 1277
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Théorème de calvitie

Théorème de calvitie
Crédits : J.-P. Luminet

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Pour citer l’article

Jean-Pierre LUMINET, « TROUS NOIRS », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 23 janvier 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/trous-noirs/