La Terre pourrait-elle survivre à un trou noir?

Un trou noir pourrait-il détruire la Terre ? Et à l’inverse, pourrait-on anéantir un trou noir nous menaçant ? La publication en janvier d’un dossier dans La Presse sur les avancées dans l’étude de ce phénomène cosmique a suscité de nombreuses questions de nos lecteurs. Voici quelques pistes de réponses.

Les trous noirs isolés

Une équipe japonaise est au premier plan de la recherche de trous noirs isolés ou « tranquilles » (quiet), soit ceux qui n’ont pas d’autre étoile dans leur système solaire. « La plupart des trous noirs détectés jusqu’à maintenant faisaient partie d’un système binaire et influencent le comportement de leur étoile sœur », explique Shunya Takekawa, de l’Observatoire astronomique national du Japon, à Nagano. Cet auteur principal d’études publiées en 2016 et 2017 dans les Astrophysical Journal Letters précise : « Dans les deux cas, nous avons observé un comportement anormal d’un nuage de gaz et nous avons calculé que cette anomalie pourrait être causée par un trou noir. » Le premier trou noir isolé découvert par l’équipe nippone, qui pèse 100 000 fois plus que notre Soleil, est situé à plus de 26 000 années-lumière et est si proche du trou noir supermassif (4,1 millions de fois la masse du Soleil) situé au centre de notre galaxie qu’il s’y perdra d’ici 1 milliard d’années. Le second est situé à « seulement » 10 000 années-lumière, près d’un nuage gazeux laissé par la supernova W44, et a une masse équivalente à 3,6 à 36 fois notre Soleil.

Pas de proximité

Shunya Takekawa pense qu’il sera difficile de trouver d’autres trous noirs isolés aussi petits. « Il faudrait un hasard extraordinaire pour en trouver un autre : voir du matériau interstellaire tomber dans le trou noir au bon moment. Les données des télescopes ALMA au Chili que nous utilisons ne nous permettront pas de voir des trous noirs tranquilles de moins de 1000 fois la masse du Soleil. » Un trou noir isolé pourrait-il se trouver assez proche de notre système solaire pour nous affecter ? « Je ne crois pas, parce que la densité stellaire [la quantité d’étoiles dans un volume donné] n’est pas assez grande, dit M. Takekawa. Selon moi, nous sommes en sécurité. Le plus proche trou noir isolé est peut-être celui près de la supernova W44 – à 10 000 années-lumière, rappelons-le – que nous avons identifié en 2017. » D’autres équipes ont proposé de chercher des trous noirs isolés qui passent devant d’autres étoiles, une méthode appelée « transit » utilisée pour les exoplanètes, mais ces événements sont très rares puisque seulement 1 étoile sur 1000 devient un trou noir.

Et si…

Dans l’éventualité très improbable qu’un trou noir s’approche de notre système solaire, l’humanité périrait fort probablement bien avant qu’il n’avale la Terre ou le Soleil, selon une analyse publiée en 2016 sur le site de nouvelles scientifiques phys.org. Ce site, qui fait partie du réseau ScienceX géré par la société de services logiciels américaine Omicron Technologies, évalue que le trou noir affecterait de très loin les corps célestes du système solaire. Il pourrait altérer tout d’abord les comètes provenant du nuage d’Oort, situé de 30 000 à 100 000 fois plus loin du Soleil que la Terre. Si une comète n’avait pas frappé la Terre, ou si l’humanité réussissait à détruire ou dévier une comète menaçante, les planètes géantes seraient les suivantes à être affectées par le trou noir et pourraient frapper la Terre.

Détruire un trou noir

Depuis les années 70, quelques astrophysiciens se sont prêtés à un « exercice mental » – qu’ils baptisent en anglais d’un terme allemand, Gedanke, pour bien montrer qu’il s’agit de haute spéculation mathématique – pour tenter de décrire la destruction d’un trou noir. « L’idée est d’envoyer dans le trou noir une particule avec un angle spécifique pour amener le trou noir à tourner plus vite que sa limite, ce qui le détruirait », explique Thomas Sotiriou, astrophysicien à l’Université de Nottingham. Ce coauteur de l’un de ces Gedanke experiments, publié en 2010 dans le Journal of Physics, précise : « Pour cet exercice mental, nous faisons abstraction de la gravité de la particule que nous envoyons dans le trou noir. D’autres astrophysiciens ont montré depuis que si on tient compte de cette gravité de la particule, le système perd de l’énergie et le trou noir est sauvé. » Y aurait-il une autre manière de détruire un trou noir ? « Si deux trous noirs de masse comparable fonçaient l’un dans l’autre, le résultat serait probablement un trou noir plus gros, mais il y a une petite possibilité que les ondes gravitationnelles fassent en sorte qu’il n’y ait plus de trou noir, dit M. Sotiriou. Mais c’est une très, très petite possibilité. »

L’a b c des trous noirs

Un trou noir est une ancienne étoile qui a concentré toute sa matière en un point infiniment petit. Ces régions de l’espace sont tellement denses que même la lumière ne peut s’en échapper. La frontière d’un trou noir, d’où la lumière ne s’échappe pas, s’appelle « horizon », en anglais Event Horizon. Outre les trous noirs situés au cœur des galaxies, plus faciles à découvrir puisque les astronomes savent où les chercher, seulement une vingtaine de trous noirs ont été découverts depuis 1971. Il en existe probablement des centaines de milliards.

Pourquoi les trous noirs sont-ils noirs

Pourquoi la lumière ne s’échappe-t-elle pas d’un trou noir ? C’est une simple question de gravité et de vitesse de libération. Voici une explication du phénomène.

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Pour échapper à la gravité d’une planète d’un rayon de 6500 km et d’une densité de 4250 kg/m³, soit un peu moins que la Terre, un vaisseau spatial doit dépasser une « vitesse de libération » de 10 km/s. Une fusée volant à 11 km/s peut donc échapper à la gravité de cette planète.

2

Avec un corps céleste de même masse mais au rayon 100 fois moins grand – donc une planète un million de fois plus dense –, la vitesse de libération devient 100 km/s. Une fusée allant à 110 km/s peut donc échapper à la gravité de cette planète.

3

Enfin, si cette planète avait un rayon d’à peine 1 cm – soit une densité 275 millions de milliards de milliards (275 x 10 exposant 24) de fois plus élevée que la Terre –, sa vitesse de libération s’approcherait de la vitesse de la lumière, 300 000 km/s. Les trous noirs ayant une densité plus grande encore, la lumière n’arrive tout simplement pas à s’en échapper.