C’est ce qui se passerait si nous tombions dans un trou noir supermassif (et cela ne serait pas forcément fatal)

Qu’est-ce que cela ferait de tomber dans un trou noir ? Qu’observerions-nous en nous en approchant ? Et plus encore, quelle destination finale nous réserverait cet objet fascinant ?

Désormais, grâce aux puissantes simulations réalisées par la NASA, nous avons une perspective visuelle claire de ce phénomène. Pour ce faire, les chercheurs ont utilisé le supercalculateur Discover du Centre de simulation climatique de la NASAtraitant une énorme quantité de données (environ 10 téraoctets, soit l’équivalent de 10 000 exemplaires de l’Encyclopedia Britannica).

Pour nous donner une idée de sa vitesse de traitement élevée, Discover a réalisé ces simulations en cinq jours environ, par rapport aux décennies de traitement qu’un ordinateur portable typique aurait utilisé.

Le trou noir supermassif

Ces simulations démarrent avec une caméra située à environ 640 millions de kilomètres, soit un peu moins que la séparation entre le Soleil et la planète Jupiter, pour se rapprocher progressivement d’un trou noir supermassif de 4,3 millions de masses solaires (semblable au monstre situé au centre du Lacté). Way, Sagittaire A*).

Lors de sa chute, un astronaute intrépide observerait en détail un nuage plat de gaz chaud et brillant qui entoure le trou noir (et qui lui servirait de référence visuelle) : le disque d’accrétion.

De plus, à mesure que vous approchez du horizon des événements distinguerait des anneaux de lumière brillants (ou anneaux de photons) formés par des faisceaux de lumière qui tournent plusieurs fois autour du trou noir. Pour couronner le tout, un ciel étoilé, tel qu’on le verrait depuis la Terre, compléterait cette scène impressionnante.

Approche de l’anneau de photons

Imaginons alors que notre astronaute saute par-dessus le trou noir, enregistrant sa chute avec une caméra, pendant que le reste de l’équipage observe l’exploit assez loin des lieux. Au moment même du saut, l’astronaute et l’équipage auraient leurs montres parfaitement synchronisées.

En route vers l’inconnu, notre voyageur gagnerait de plus en plus de vitesse (même proche de celle de la lumière) et observerait le disque d’accrétion, les anneaux de photons et le ciel nocturne se déformer de plus en plus (formant même des images multiples, peut-être comme on le voit dans la simulation).

De plus, la luminosité du disque d’accrétion et des étoiles du fond cosmique augmenterait considérablement lorsque l’astronaute regardait dans la direction du voyage, en raison de la luminosité connue. effet Doppler.

En revanche, les horloges de l’équipage et de l’astronaute ne seraient plus synchronisées, l’horloge de ce dernier étant décalée d’environ 12 minutes. Autrement dit, le temps passerait plus lentement pour l’astronaute que pour ses compagnons.

La surface du non-retour

« Abandonnez tout espoir, vous qui entrez ici. » C’est l’inscription que Dante Alighieri décrit sur la porte de l’enfer dans le Comédie divineet cela correspond très bien à la définition de l’horizon des événements d’un trou noir.

En effet, environ 11 minutes plus tard (sur l’horloge de l’astronaute), notre voyageur traverse la surface de non-retour. Même s’il pouvait toujours recevoir des images de l’extérieur, les signaux qu’il enverrait dans l’horizon des événements n’atteindraient pas l’équipage.

Le simple fait de traverser l’horizon des événements d’un trou noir supermassif n’entraînerait, en principe, aucun traumatisme pour l’astronaute. Le problème ne surviendrait qu’environ 12,8 secondes plus tard, lorsque sa mort surviendrait à cause de spaghettification. En effet, l’attraction gravitationnelle à l’extrémité d’un objet la plus proche du trou noir est beaucoup plus forte qu’à l’autre extrémité.

En ce sens, bien que cela puisse paraître paradoxal, un trou noir stellaire d’environ 30 masses solaires (comme Gaia BH3 récemment découvert) serait encore plus problématique qu’un trou supermassif, car les forces de marée seraient plus intenses et l’astronaute serait détruit avant même d’atteindre l’horizon des événements.

Et qu’observerait le reste de l’équipage ? Il dirait simplement que son audacieux compagnon n’a jamais franchi la surface du non-retour. En d’autres termes, il faudrait à l’astronaute un « temps infini » (selon l’horloge de l’équipage) pour traverser l’horizon des événements.

Un vol rapide à travers l’horizon des événements

Mais nous aurions aussi une bonne nouvelle, à condition qu’il soit capable de modifier la trajectoire initiale de son lancement dans le trou noir. Dans ce cas, il s’approcherait de l’horizon des événements (sans le traverser) puis s’échapperait vers la sécurité.

Ainsi, si notre astronaute effectuait un aller-retour d’environ 6 heures (sous sa montre), il reviendrait 36 ​​minutes plus jeune que le reste de l’équipage. En effet, le temps s’écoule plus lentement à proximité d’une source gravitationnelle très intense et lorsqu’on se déplace à proximité de la vitesse de la lumière.

Le voyageur rajeuni survivrait, il ne subirait pas un épisode aussi traumatisant que le précédent mais, sans aucun doute, ce serait une expérience passionnante.