LA LUMIèRE PEUT-ELLE ORBITER UN TROU NOIR?

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Étant donné que les trous noirs sont les taches gravitationnelles les plus puissantes de tout l'Univers, peuvent-ils déformer la lumière au point de se mettre en orbite? Et à quoi cela ressemblerait-il si vous pouviez survivre et suivre la lumière dans ce voyage autour d'un trou noir?

J'ai eu cette grande question d'un téléspectateur. Est-il possible que la lumière tourne autour d'un trou noir?

Considérez cette expérience de pensée, d'abord expliquée par Newton. Imaginez que vous aviez un canon qui pouvait tirer un boulet de canon très loin. La balle volait en aval puis s'écraserait dans la saleté. Si vous tirez plus fort sur le boulet de canon, il volera plus loin avant de percuter le sol. Et si vous pouviez tirer assez fort sur le boulet de canon et ignorer la résistance à l'air - il se déplacerait tout autour de la Terre. Le boulet de canon serait en orbite. Il tombe vers la Terre, mais la courbure de la Terre signifie qu'il tombe constamment juste à l'horizon.

Cela fonctionne non seulement avec les boulets de canon, les astronautes et les satellites, mais aussi avec la lumière. Ce fut l'une des grandes découvertes qu'Einstein a faites sur la nature de la gravité. La gravité n'est pas une force attractive entre les masses, c'est en fait une distorsion de l'espace-temps. Lorsque la lumière tombe dans le puits de gravité d'un objet massif, elle se courbe pour suivre la courbure de l'espace-temps.

Les galaxies lointaines, le Soleil et même notre propre Terre feront dévier la lumière de son chemin par leur distorsion de l'espace-temps. Mais c'est l'incroyable gravité d'un trou noir qui peut lier l'espace-temps en nœuds. Et oui, il y a une région autour d'un trou noir où même les photons sont obligés de voyager en orbite. En fait, cette région est connue comme la «sphère de photons».

De loin, les trous noirs agissent comme n'importe quel objet massif. Si vous remplaçiez le Soleil par un trou noir de la même masse, notre Terre continuerait à orbiter exactement de la même manière. Mais à mesure que vous vous rapprochez de plus en plus du trou noir, l'objet en orbite doit aller de plus en plus vite en fouettant autour de l'objet massif. La sphère de photons est l'orbite stable finale que vous pouvez avoir autour d'un trou noir. Et seule la lumière, se déplaçant à la vitesse de la lumière, peut réellement exister à cette altitude.

Imaginez que vous pourriez exister juste au niveau de la sphère de photons d'un trou noir. Ce que vous ne pouvez pas, alors n'essayez pas. Vous pourriez pointer votre lampe de poche dans une direction et voir la lumière derrière vous, après avoir complètement orbité autour du trou noir. Vous seriez également baigné par le rayonnement de tous les photons capturés dans cette région. La lumière visible peut être jolie, mais les rayons X et les rayons gamma vous feraient cuire comme un four.

Au-dessous de la sphère de photons, vous ne verriez que l'obscurité. Là-bas est l'horizon des événements, point de non-retour de la lumière. Et au-dessus, vous verriez l'Univers déformé par la gravité massive du trou noir. Vous verriez tout le ciel à votre vue, même les étoiles qui seraient normalement obscurcies par le trou noir, car elles s'enroulent autour de sa gravité. Ce serait un endroit génial et mortel, mais il est certain qu'il tomberait sous l'horizon des événements.

Si vous pouviez descendre dans la sphère des photons, quel genre d'expériences voudriez-vous faire? Dites-le nous dans les commentaires ci-dessous.