Stephen Hawking

Dernières nouvelles des trous noirs

Flammarion

Copyright © Stephen Hawking, 2016.
Tous droits réservés

L'ouvrage original a paru en 2016 sous le titre Black Holes : The Reith Lectures aux éditions Transworld Publishers, a division of The Random House Group Ltd.
« Les trous noirs sont-ils vraiment chauves ? » a été diffusé pour la première fois sur BBC Radio 4 le 26 janvier 2016, et « Les trous noirs ne sont pas aussi noirs qu'on le dit » le 2 février 2016.

Le logo de la BBC est une marque déposée de la British Broadcasting Corporation et est utilisé avec autorisation.
Les illustrations de l'ouvrage ont été réalisées par Cognitive (wearecognitive.com) pour BBC Radio 4.

Pour la traduction française :
© Flammarion, 2016

ISBN Epub : 9782081398849

ISBN PDF Web : 9782081398856

Le livre a été imprimé sous les références :

ISBN : 9782081394735

Ouvrage composé et converti par Pixellence/Meta-systems (59100 Roubaix)

Présentation de l'éditeur

Ce sont les objets les plus mystérieux de notre cosmos, des monstres si denses qu’ils engloutissent à jamais tout ce qui passe à leur portée, même la lumière. Du moins le croyait-on, jusqu’à ce que Stephen Hawking montre que les trous noirs s’évaporaient en émettant des particules dans l’espace…

Pourquoi ne sont-ils pas si noirs ? Que deviennent les astres qui ont le malheur de s’en approcher de trop près ? Se pourrait-il que les trous noirs soient la porte d’entrée vers d’autres univers ?

C’est bien ce que suggère le grand physicien, qui nous livre ici le fruit d’une vie de recherche et les dernières et stupéfiantes nouvelles de ces entités.

STEPHEN HAWKING est physicien théoricien. Son ouvrage phare, Une brève histoire du temps, a pulvérisé tous les records avec plus de 10 millions d’exemplaires vendus.

Les livres de Stephen Hawking

Une brève histoire du temps

Trous noirs et bébés univers

L'Univers dans une coquille de noix

Petite histoire de l'Univers :
du Big Bang à la fin du monde

La Brève Histoire de ma vie

Avec Leonard Mlodinow :

Une belle histoire du temps

Y a-t-il un grand architecte dans l'Univers ?

Avec Lucy Hawking :

Georges et les Secrets de l'Univers

Georges et les Trésors du cosmos

Georges et le Big Bang

Georges et le Code secret

Dernières nouvelles des trous noirs

INTRODUCTION

Chez Stephen Hawking, tout est source de fascination : la détresse d'un génie emprisonné dans un corps souffrant ; la trace d'un sourire qui éclaire un visage dont un seul muscle peut encore bouger ; la voix robotisée reconnaissable entre toutes qui nous invite à parcourir les endroits les plus improbables de l'Univers et à partager l'ivresse de la découverte.

Contre vents et marées, ce personnage remarquable a transcendé les limites habituelles de la science. Son livre, Une brève histoire du temps, a atteint le chiffre stupéfiant de dix millions d'exemplaires vendus. Des apparitions dans des séries grand public, des invitations à la Maison-Blanche et un film biographique ont encore accru sa popularité.

Stephen Hawking est devenu rien moins que le scientifique le plus célèbre au monde. Dans les années 1960, lorsqu'on diagnostiqua sa maladie neurologique, on lui donnait deux ans à vivre. Plus d'un demi-siècle après, il poursuit ses recherches, écrit, voyage et fait régulièrement parler de lui dans la presse. Sa fille Lucy attribue cet allant extraordinaire à un caractère « incroyablement têtu ».

Que ce soit par le biais de son histoire personnelle ou celui de son habileté à susciter l'enthousiasme, Hawking capture l'imagination. Un article récent, qui reprenait ses propos sur les désastres engendrés par l'homme – du réchauffement global aux virus artificiellement créés – a été la page la plus lue ce jour-là sur le site de la BBC.

Par une terrible ironie du sort, ce grand communicateur ne peut tenir une conversation normale. Les questions posées lors d'une interview doivent être envoyées à l'avance. Il y a quelques années, son équipe m'avait demandé d'éviter les questions de convenance, m'expliquant que même les réponses les plus brèves prenaient beaucoup de temps à être composées. Pris par l'excitation du moment, un « Comment allez-vous ? » m'échappa. Penaud, je dus attendre sa réponse : il allait bien.

Dans son bureau à Cambridge, un tableau est couvert d'équations. Les calculs mathématiques les plus recherchés sont le pain quotidien de la cosmologie. La contribution unique de Stephen Hawking à la recherche scientifique consiste toutefois à exploiter les approches de domaines de spécialité apparemment très éloignés : il a notamment été l'un des premiers à explorer la vastitude de l'espace en utilisant les techniques scientifiques conçues pour étudier l'infiniment petit, les atomes et leurs particules.

Au vu de la complexité diabolique de leur spécialité, ses collègues craignent parfois qu'il ne soit pas possible de rendre intelligibles leurs travaux au grand public. Là aussi, les efforts accomplis par Hawking pour toucher une plus large audience constituent sa marque de fabrique. Pour les Reith Lectures de la BBC, il a réussi l'exploit de résumer le travail d'une vie sur les trous noirs en deux conférences de quinze minutes. Pour ceux qui seraient curieux, mais perplexes, ou encore captivés par les idées, mais effrayés par les notions scientifiques, j'ai ajouté des notes aux endroits clés pour offrir quelques repères.

David Shukman
Rédacteur en chef de la section scientifique de BBC News

Les trous noirs sont-ils vraiment chauves ?

S.H.

On dit que la réalité dépasse parfois la fiction, et rien n'est plus vrai dans le cas des trous noirs. Les trous noirs sont plus étranges que tout ce que les auteurs de science-fiction ont pu imaginer, mais ils sont aussi, sans l'ombre d'un doute, une réalité scientifique. La communauté des chercheurs a mis longtemps avant de comprendre que des étoiles massives pouvaient s'effondrer sur elles-mêmes sous l'effet de leur propre gravité, et elle a tardé à étudier le comportement des objets qui résultaient de cet effondrement.  

En 1939, Albert Einstein écrivit même un article dans lequel il affirmait que les étoiles ne pouvaient s'effondrer sous l'effet de la gravité, la matière ne pouvant être compressée au-delà d'un certain point. Plusieurs scientifiques partageaient la conviction d'Einstein, à l'exception notable du physicien américain John Wheeler, le héros de l'histoire des trous noirs à plus d'un égard. Ses travaux des années 1950 et 1960 insistent sur le fait que de nombreuses étoiles finissent par s'effondrer, et pointent les difficultés que cette possibilité pose à la physique théorique. Wheeler prévoyait également plusieurs des propriétés des objets ainsi créés – les trous noirs.

D.S.

Si l'expression « trou noir » est simple au premier abord, il n'est pas facile d'en visualiser un concrètement dans l'espace. Imaginons une sorte de siphon géant dans lequel l'eau tourbillonne avant d'être engloutie. Une fois le bord – que l'on appelle « horizon des événements » – franchi, impossible de revenir en arrière. Les trous noirs sont si puissants qu'ils piègent aussi la lumière, c'est la raison pour laquelle nous ne pouvons les voir.

Mais les scientifiques savent qu'ils existent, parce qu'ils mettent en pièces les étoiles qui s'approchent trop près d'eux et peuvent faire trembler l'espace. La collision de deux trous noirs, il y a plus d'un milliard d'années, est à l'origine de ce que nous appelons des « ondes gravitationnelles », dont la récente détection constitue un résultat scientifique d'une portée considérable.

S.H.

Pendant la plus grande partie de sa vie, plusieurs milliards d'années, une étoile normale compensera sa gravité par sa pression thermique interne, engendrée par les réactions nucléaires qui convertissent l'hydrogène en hélium.

D.S.

La NASA décrit les étoiles comme des cocottes-minute. La force explosive de leur fusion nucléaire interne crée une pression vers l'extérieur, pression contenue par la gravité qui exerce une force contraire.

S.H.

L'étoile finira toutefois par épuiser son carburant nucléaire et commencera à se contracter. Dans certains cas, elle survivra sous la forme d'une « naine blanche ». Mais Subrahmanyan Chandrasekhar a démontré en 1930 que la masse maximale d'une naine blanche ne peut dépasser 1,4 masse solaire. Le physicien soviétique Lev Landau a lui calculé une masse limite similaire pour les étoiles entièrement constituées de neutrons.