LES TROUS NOIRS

À la poursuite des densités extrêmes, jusqu'où peut-on ne pas aller ?

Christian Magnan Collège de France, Paris Université de Montpellier II

Qualifier un objet d'« astronomique » évoque l'idée d'une chose immense dont les dimensions dépassent de loin tout ce que l'on peut imaginer à l'échelle humaine. Il semblerait donc a priori contradictoire de vouloir parler d'infiniment petit en termes astronomiques. Pourtant, c'est ce que nous allons faire en évoquant des objets qui bien qu'ayant des dimensions astronomiques, à l'échelle des étoiles, voire même des galaxies, ne se comprennent qu'à la lumière des théories de l'infiniment petit, à savoir les théories quantiques : je veux parler des étoiles à neutrons et des trous noirs.

Ce sont des objets si compacts que la matière y manque de place. Certains sont même tellement comprimés que c'est l'espace lui-même qui se « ratatine » sous l'effet de la contraction de la matière et de l'importance corrélative du champ de gravitation, comme le réclament les équations de la relativité générale. Techniquement parlant, on dit que l'espace y devient « courbe ».

L'exploration des ces objets hyper-condensés, étoiles à neutrons et trous noirs, nous conduira jusqu'à la concentration de matière la plus radicale qu'il soit, à savoir le coeur primordial du big bang. Nous tenterons de comprendre ce qui est en jeu lorsqu'on parle de la « naissance » de l'Univers.

Big bang ou trou noir : nous tombons dans les deux cas sur des états dont la densité devient, mathématiquement parlant, infinie. Physiquement parlant, la présence de quantités infinies montre que la situation demeure incomprise et qu'elle pose des questions remettant en cause les fondements mêmes de la théorie.

Par exemple : jusqu'où peut-on comprimer une masse de matière ?

À suivre

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