Expliqué: Nobel pour la physique des trous noirs
Roger Penrose, 89 ans, remporte depuis longtemps un prix pour avoir prouvé l'existence des trous noirs. Il le partage avec Andrea Ghez et Reinhold Genzel, qui ont établi qu'il y a un énorme trou noir au centre de la Voie lactée
Un trou noir. Trois scientifiques ont remporté le prix Nobel de physique mardi 6 octobre 2020, pour avoir établi la réalité bien trop étrange des trous noirs. (Event Horizon Telescope Collaboration/Observatoires de Maunakea via AP) En 1997, le célèbre astrophysicien indien Jayant Narlikar a organisé une conférence publique pour un physicien mathématicien britannique en visite dans un auditorium du centre de Pune. Contrairement aux attentes, plus de 5 000 personnes sont venues écouter. Avec l'auditorium bondé au-delà de sa capacité, les portes ont dû être fermées. Mais les gens ont cassé les portes pour entrer, ce qui a provoqué une agitation. La police a dû intervenir et a menacé d'arrêter Narlikar pour avoir provoqué des troubles publics.
L'orateur ce jour-là n'était autre que Roger Penrose, le très populaire physicien théoricien, mathématicien, philosophe des sciences et auteur à succès, aujourd'hui âgé de 89 ans, qui, mardi, a reçu le prix Nobel de physique pour ses travaux sur le noir. des trous. Penrose a remporté la moitié du prix.
Au cours de la deuxième année consécutive où le Prix de physique est allé à l'astrophysique, l'autre moitié est partagée par Andrea Ghez, 55 ans, de l'astronome américain et allemand Reinhold Genzel, 68 ans, qui a travaillé indépendamment dans deux observatoires différents. Leur travail au fil des ans, basé sur des observations indépendantes par deux télescopes différents, a fourni des preuves convaincantes de la présence d'un trou noir supermassif au centre de notre galaxie de la Voie lactée.
Ghez et Genzel, dont les travaux principaux ont eu lieu dans les années 1990 et au début des années 2000, sont considérés comme des prétendants au prix Nobel depuis de nombreuses années maintenant.
En retard depuis longtemps
Pour Penrose, cet honneur était attendu depuis longtemps. Son travail qui a été mentionné dans la citation - une confirmation que les trous noirs se forment effectivement, et leur description détaillée - a été achevé en 1965.
Le prix à Penrose est un peu une surprise car il est arrivé si tard. En fait, j'avais pensé qu'il ne recevrait jamais le prix, tout comme (Stephen) Hawking, son collaborateur sur les travaux sur les trous noirs, ne l'a jamais été. La plupart de ses travaux sur les trous noirs sont venus en collaboration avec Hawking. Les deux ont eu une longue association sur plusieurs décennies. Il est difficile de séparer les travaux de l'un de l'autre, a déclaré Somak Raychaudhury, directeur du Centre interuniversitaire d'astronomie et d'astrophysique (IUCAA) basé à Pune.
Mais Penrose a aussi bien d'autres contributions, en mathématiques, en physique, en philosophie. Les trous noirs forment une très petite partie de son travail. C'est vraiment surprenant qu'il n'ait pas eu le Nobel pendant toutes ces années. Mais Hawking a également été ignoré, et maintenant la reconnaissance de Penrose est intervenue deux ans seulement après la mort de Hawking. Idéalement, les deux auraient dû être reconnus ensemble, a déclaré Raychaudhury, qui avait suivi des cours à la fois chez Penrose et Hawking en tant qu'étudiant à Oxford dans les années 1980.
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(De gauche à droite) Reinhard Genzel, astrophysicien à l'Institut Max Planck de physique extraterrestre ; Andrea Ghez, professeur de physique et d'astronomie à l'UCLA, et Roger Penrose, de l'Université d'Oxford. (Matthias Balk/dpa, Elena Zhukova/UCLA, Danny Lawson/PA via AP) Ghez & Genzel
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Heureusement, Ghez et Genzel ont été reconnus à temps. Des gens comme moi ont été assez convaincus qu'ils seraient certainement honorés… C'est un autre cas où l'on ne peut pas reconnaître l'un sans l'autre, même s'ils ont travaillé séparément. Ils ont mené deux expériences différentes, utilisant deux télescopes différents, dans deux pays différents, et sont essentiellement arrivés à la même conclusion, a-t-il déclaré.
Ghez, qui passe beaucoup de temps à vulgariser la science et à parler des trous noirs, travaille à l'observatoire Keck sur le Mauna Kea d'Hawaï, et Genzel à l'installation du Very Large Telescope sur la montagne Paranal au Chili.
Ils ont effectué des mesures précises des orbites des étoiles les plus brillantes dans la zone considérée comme le milieu de la Voie lactée, et leurs études ont montré que les trajectoires un peu inhabituelles et la vitesse des étoiles ne pouvaient s'expliquer que par la présence d'une masse très massive mais invisible. , corps céleste. Il s'agit maintenant du trou noir supermassif Sagittaire A*, qui a une masse quatre millions de fois celle du Soleil et est confiné à une zone à peu près de la taille de notre système solaire.
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Illustration : prix nobel.org Sagittaire A*
Le monde pourrait bientôt voir à quoi il ressemble. Sagittarius A* est l'un des deux trous noirs dont les photographies ont été capturées par le projet Event Horizon Telescope. Les trous noirs n'émettent ni ne rayonnent rien, même de la lumière. Donc, il n'y a aucun moyen de capturer leur image. Mais la zone juste à l'extérieur de ses limites, appelée horizon des événements, qui contient de grandes quantités de gaz, de nuages et de plasma tourbillonnant violemment, émet toutes sortes de radiations, même de la lumière visible.
Grâce à un réseau de télescopes géants, les scientifiques ont collecté des radiations provenant de l'extérieur de l'horizon des événements du trou noir et recréé une image. Le trou noir ne peut être vu que parce qu'il est enfermé dans un anneau très brillant en forme de beignet rouge-orange dans l'image. Des images de deux trous noirs ont été capturées de cette façon. L'un d'eux, celui du trou noir au centre de la galaxie Messier 87, à 55 années-lumière de la Terre, a été dévoilé par des scientifiques l'an dernier.
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L'image du Sagittaire A* était toujours en cours de traitement ; il sortira dans quelques mois.
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La connexion Kolkata
Dibyendu Nandi de l'IISER, Kolkata a souligné la contribution du physicien indien Amal Kumar Raychaudhuri dans les travaux de Penrose et Hawking sur les trous noirs. Raychaudhuri, basé au Collège de la Présidence à Kolkata dans les années 1950, avait produit des résultats théoriques en travaillant sur la relativité générale et avait proposé une équation qui porte son nom. Cette équation et ses résultats se sont avérés essentiels dans le travail que Penrose et Hawking ont produit plus tard.
En fait, lorsque j'ai demandé pour la première fois à Penrose si je pouvais assister à l'un des cours qu'il proposait, il m'a demandé d'où je venais. Et quand je lui ai dit que je venais de la Présidence de Kolkata, Penrose m'a demandé si j'étais apparenté à Amal Kumar Raychaudhuri. Je lui ai dit que non, mais c'était lui qui m'avait enseigné. Hawking était également dans la pièce, se souvient Somak Raychaudhury.
Je ne sais pas si Penrose et AKR (Amal Kumar Raychaudhuri) se sont déjà rencontrés, car AKR a toujours été basé à Kolkata. Mais les résultats d'AKR étaient essentiels à leur propre travail, et ils l'ont reconnu à plusieurs reprises, a-t-il déclaré.
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