Pacmans cosmiques

Ken Tapping, le 23 octobre 2013

Dans le ciel cette semaine…

  • Jupiter se lève vers 23 heures et Mars, vers 3 heures du matin.
  • Vénus brille bas à l’horizon au crépuscule.
  • La Lune entrera dans son dernier quartier le 26 octobre.

Vous rappelez-vous le jeu d’ordinateur Pacman populaire il y a plusieurs années, où une petite créature gloutonne arpentait un labyrinthe en avalant tout ce qu’elle croisait sur son chemin? Le cosmos est aussi peuplé de gobe-tout en comparaison desquels les pacmans de notre jeunesse passent pour de petites créatures inoffensives.

Il y a à peine deux semaines, des astronomes ont pu observer la destruction d’un petit astéroïde par une naine blanche éloignée, appelée GD-61. Passé trop près de l’étoile, le malheureux astéroïde a été pulvérisé par la force de marée. Cet événement revêt un intérêt particulier parce que l’astéroïde était essentiellement composé de glace, ce qui étaye l’hypothèse de la présence d’eau sur d’autres planètes ailleurs dans l’Univers.

Dans les années 1700, Isaac Newton a énoncé une loi capitale de physique voulant que tous les objets dans l’Univers s’attirent mutuellement selon une force qui s’accroît en fonction de la masse des corps et qui est inversement proportionnelle à la distance qui les sépare. La force d’attraction entre deux objets suffisamment près l’un de l’autre est beaucoup plus forte sur les côtés qui s’opposent directement que sur les autres faces.

Sur la Terre, c’est la différence entre la force d’attraction exercée par la Lune sur le côté du globe qui fait face au satellite et le côté opposé qui engendre les marées. La Lune soulève ainsi les océans sur la face de la Terre qu’elle éclaire alors que l’écorce terrestre du côté opposé s’écarte des océans, ce qui crée un deuxième renflement. Nous appelons « force de marée » toutes les manifestations de ce phénomène universellement connu qui est dû au différentiel de la force gravitationnelle. Imaginez ce qui se produirait si la force d’attraction gravitationnelle de la Lune était dix, voire cent ou mille fois plus grande. C’est ce qu’on obtient lorsqu’on comprime suffisamment de matière dans un objet de petit volume, dont on peut s’approcher suffisamment. Il y a de tels objets dans l’Univers, notamment les naines blanches, les étoiles à neutrons et, le cas extrême, les trous noirs.

Les naines blanches sont les vestiges d’étoiles de masse comparable à celle du Soleil qui ont épuisé leur carburant et soufflé leur enveloppe extérieure pour ne laisser que le cœur incandescent de couleur blanche. Ces noyaux qui font environ la taille de la Terre sont tellement denses qu’une seule cuillerée à café de la matière qui les compose pèserait plusieurs tonnes.

Les étoiles à neutrons sont la dernière phase d’évolution des étoiles qui ont une masse quelques fois supérieure à celle du Soleil. En fin de vie, ces étoiles explosent et les ondes de choc créées par l’explosion se propagent vers le noyau de l’étoile, comprimant la matière jusqu’à ce qu’elle ne fasse plus que quelques kilomètres de diamètre.

Les trous noirs sont les champions de la densité. La matière y est tellement comprimée qu’on ne peut établir la taille de l’objet résultant. Leur champ gravitationnel est tellement puissant qu’il déforme l’espace-temps autour d’eux, ce qui les camoufle.

Lorsque l’astéroïde de glace s’est approché de GD-61, la force de marée a été d’une telle violence que la matière du côté exposé à l’étoile a été arrachée par vagues successives jusqu’à ce que l’astéroïde soit anéanti.

Imaginez maintenant qu’une étoile s’approche d’un trou noir invisible. Si on observe pendant suffisamment longtemps cette région du ciel, on verra l’étoile entamer sa spirale ultime. Elle se déformera progressivement jusqu’à ce que la matière qui la compose forme un tourbillon comme celui que dessine la crème dans le café lorsqu’on le remue. À la fin, l’étoile sera entièrement disloquée et le trou noir sera entouré d’un disque de débris qui tomberont graduellement vers le centre.

Il semblerait que le cosmos obéisse à la loi de la jungle et que les plus gros s’activent à avaler les plus petits. L’Univers durera-t-il suffisamment longtemps pour qu’il ne reste plus à la fin qu’un trou noir immense et extrêmement massif? Que se passera-t-il alors? Se pourrait-il que ce trou se rompe et que la matière qu’il contient commence à fuir dans toutes les directions et donne naissance à un nouvel Univers?

Ken Tapping est astronome à l’Observatoire de radio-astrophysique du Conseil national de recherches du Canada, à Penticton (C.-B.) V2A 6J9.

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