Tombez dans un trou noir dans une animation hallucinante de la NASA (vidéo)

Si vous vous êtes déjà demandé ce qui se passerait si vous aviez la malchance de tomber dans un trou noir, la NASA a votre réponse.

Une visualisation créée sur un superordinateur de la NASA pour célébrer le début de la semaine des trous noirs lundi 6 mai emmène le spectateur dans un aller simple au-delà de l’horizon des événements d’un trou noir.

Cette limite extérieure d’un trou noir marque le point auquel même la lumière ne se déplace pas assez vite pour échapper à l’intense attraction gravitationnelle du trou noir. Cela signifie que l’horizon des événements, marqué par un anneau doré à l’extérieur du cœur du trou noir, est le point de non-retour au-delà duquel aucun observateur éloigné ne pourra jamais récupérer d’informations.

Dans une deuxième simulation, nous parcourons plutôt l’horizon des événements, remettant ainsi en question notre notion même de temps et d’espace.

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“Les gens posent souvent des questions à ce sujet, et simuler ces processus difficiles à imaginer m’aide à relier les mathématiques de la relativité aux conséquences réelles dans l’univers réel”, a déclaré le créateur des visualisations Jeremy Schnittman, astrophysicien au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt. Maryland, a déclaré dans un communiqué.

“J’ai donc simulé deux scénarios différents, l’un dans lequel une caméra – un remplaçant pour un astronaute audacieux – rate de peu l’horizon des événements et recule, et l’autre dans lequel elle franchit la frontière, signalant son destin.”

Tomber dans un trou noir

Le trou noir dans lequel nous tombons, en tant qu’observateur de la simulation de la NASA, a une masse d’environ 4,3 fois celle du soleil. Cela en fait un trou noir supermassif semblable à Sagittaire A* (Sgr A*), le trou noir au cœur de la Voie lactée, dont on estime qu’il a autour de cette masse. D’autres trous noirs supermassifs sont beaucoup plus massifs, certains équivalents à des milliards de soleils.

Ce qui est intéressant, c’est que si vous avez le choix dans quel trou noir tomber, plus c’est gros, mieux c’est.

“Si vous avez le choix, vous voulez tomber dans un trou noir supermassif”, a déclaré Schnittman. “Les trous noirs de masse stellaire, qui contiennent jusqu’à environ 30 masses solaires, possèdent des horizons d’événements beaucoup plus petits et des forces de marée plus fortes, qui peuvent déchirer les objets qui s’approchent avant qu’ils n’atteignent l’horizon.”

En tombant vers le cœur du trou noir, sa singularité, les forces gravitationnelles augmentent au point que les forces de marée sont si intenses qu’un objet est étiré verticalement et écrasé horizontalement. Cela conduit à ce que cet objet, qu’il s’agisse d’une étoile ou d’un astronaute, soit transformé en nouille ou « spaghettifié ». Il n’est pas surprenant que ce processus tue tout être humain qui en fait l’expérience.

Plus un trou noir a de masse, plus son horizon des événements est éloigné de sa singularité. Cela signifie qu’avec un trou noir supermassif, un astronaute infaillible aurait la chance de dépasser l’horizon des événements avant de rencontrer son horrible destin.

Les simulations commencent à environ 640 millions de kilomètres de notre cible alors que nous nous dirigeons vers le trou noir supermassif à des vitesses proches de celles de la lumière. À mesure que le trou noir remplit notre champ de vision, la lumière de la matière qui l’entoure devient plus intense.

Plus près de notre destination, la vue même des étoiles d’arrière-plan change à mesure que les effets gravitationnels déformants des trous noirs supermassifs sur l’espace-temps deviennent apparents. Immédiatement autour du trou noir se trouve un anneau de lumière qui fait une boucle autour du trou noir en raison de la courbure extrême de l’espace que le trou noir crée avec son énorme masse.

Avant que l’horizon des événements et l’anneau de photons ne soient atteints, l’astronaute qui tombe rencontre un nuage aplati de gaz chaud et incandescent appelé disque d’accrétion, qui alimente progressivement le trou noir. Cela sert de point de référence pour notre voyage.

L’horizon des événements de ce trou noir supermassif simulé lui donne une largeur d’environ 16 millions de miles (25 millions de kilomètres), soit environ 17 % de la distance entre la Terre et le soleil.

Après une durée en temps réel d’environ 3 heures et 30 minutes lors de deux orbites du trou noir, nous atteignons son horizon des événements. C’est le dernier point auquel tout observateur éloigné observant notre descente pourrait nous voir. Ils verraient à jamais notre image à l’extrême limite de l’horizon des événements, figée.

Une fois l’horizon des événements franchi, c’est un aller simple vers la singularité centrale du trou noir, le point infinitésimal de densité infinie où toute la physique de l’univers connu s’effondre.

Mais nous n’y arriverons jamais. À peine 12,8 secondes après avoir traversé l’horizon des événements, nous et notre caméra sommes spaghettifiés alors que nous sommes encore à 79 500 milles (128 000 kilomètres) de la singularité.

La deuxième vidéo nous donne l’occasion d’éviter ce sort.

Dans cette simulation, plutôt que de tomber dans le trou noir, nous nous rapprochons de l’horizon des événements sans jamais le traverser. Cela nous emmène dans un aller-retour de six heures autour de ce trou noir. Si nous retournons à notre vaisseau mère voisin, les effets de déformation du trou noir supermassif sur l’espace et le temps signifieront que nos collègues astronautes auront vieilli environ 36 minutes de plus que nous.

“Cette situation peut être encore plus extrême”, a déclaré Schnittman. “Si le trou noir tournait rapidement, comme celui montré dans le film ‘Interstellar’ de 2014, il reviendrait plusieurs années plus jeune que ses camarades.”

Les simulations de la visite du trou noir et de la plongée dans celui-ci ont été réalisées à l’aide du supercalculateur Discover situé au Center for Climate Simulation de la NASA. Le supercalculateur a produit la quantité stupéfiante de 10 téraoctets de données, ce qui, selon la NASA, équivaut à la moitié du texte trouvé dans la Bibliothèque du Congrès.

Les simulations ont duré cinq jours sur Discover, représentant 0,35 des 129 000 processeurs du supercalculateur. Il faudrait environ 10 ans à un ordinateur portable commercial pour créer les mêmes simulations.

Tout comme l’horizon des événements du trou noir supermassif marque sa limite extérieure, ces simulations époustouflantes marquent le début d’un voyage de cinq jours à travers la Semaine du trou noir qui promet d’étirer et de resserrer nos esprits (dans le bon sens).