Gravity’s Engines. How Bubble-blowing Black Holes rule Galaxies, Stars and Life in the Cosmos, par Caleb Scharf

Farrar, Straus and Giroux 2012

Présentation par Jean-Paul Baquiast 17/09/2012

Grâce au livre qu'il vient de publier, « Gravity's Engines », le lecteur apprend à jeter sur la physique de l'espace-temps, et sur les trous noirs qui en sont la manifestation la plus extrême, un regard renouvelé. Là où l'on voyait généralement des phénomènes exotiques, voire des constructions hypothétiques, il montre que les trous noirs de toutes tailles qui peuplent notre univers n'ont pas le rôle un peu négatif qui leur est généralement attribué.

Il ne s'agit pas seulement de puits gravitationnels dans lesquels s'engouffreraient pour ne plus en ressortir tant la matière visible que la matière noire. Ce sont aussi, comme l'indique le titre, des machines ayant construit les structures du cosmos, sous forme notamment d'émission de matière-énergie extrêmement puissantes. Celles-ci ont influencé la formation d'amas galactiques, de galaxies et de systèmes analogues à notre système solaire. Leur activité a perdu de sa force au fur et à mesure que vieillissait l'univers primitif ayant résulté du Big Bang. Mais elle demeure encore très présente de nos jours.

L'auteur n'hésite pas à faire l'hypothèse que le trou noir super-géant dont la présence est dorénavant admise au coeur de la Voie Lactée a pu jouer et joue encore un rôle essentiel pour participer à l'apparition de systèmes stellaires ressemblant au nôtre, présentant un certain nombre de conditions favorables à la présence de planètes habitables.

Un tel trou noir permettrait en effet que les nuages de gaz et de poussières émis en « sous-produit » de la matière qu'il absorbe par accrétion comportent des molécules nécessaires à l'apparition de la vie. Ainsi la synthèse des premières briques de la chimie organique n'aurait pas eu besoin d'attendre pour trouver des conditions favorables le long processus, se comptant en milliards d'années, par lequel les étoiles en fin de vie rejettent dans le milieu les produits de leurs nucléosynthèses. Pourquoi la vie terrestre, comme d'autres formes de vie susceptibles de se trouver dans l'un quelconque des cent milliards de systèmes solaires de la galaxie, n'aurait-elle pas bénéficié du rôle accélérateur joué par le trou noir central, ou par d'autres trous noirs plus petits, se trouvant également dans la Voie Lactée.

Aussi intéressante que soit cette hypothèse, nous devons dire qu'elle n'apparait qu'en fin du livre, sous forme si l'on peut dire de cerise sur le gâteau. L'essentiel de l'ouvrage présente nous l'avons dit les hypothèses relatives à l'existence des trous noirs, en application des principes de la gravitation newtonienne entièrement refondue par les modèles de l'espace-temps einsténien.

A gauche, la radio-galaxie 4C41.17 que l’auteur a contribué à découvrir. On estime qu’un trou noir massif en rotation dans le coeur de cette galaxie lointaine est responsable des deux jets de particules à la source des émissions radio.

Caleb Scharf ne se borne pas à des présentations mathématiques. Il relate par le détail les acquis apportés par les récentes observations, orbitales et terrestre, portant sur les émissions en micro-ondes et en rayons X permises par les instruments que la Nasa et dans une moindre mesure l'Esa ont mis ces dernières années à la disposition des astrophysiciens. Les résultats ainsi obtenus par les jeunes générations de chercheurs paraissent aller de soi. Mais l'auteur, sans d'ailleurs trop y insister, montre les énormes problèmes, tant pratiques que théoriques, qui ont du être résolus pour tirer des conclusions utiles de la jungle d'émissions les plus diverses, des plus anciennes au plus récentes, dont la Terre est constamment bombardée.

1% d'inconnu

Nous ne pouvons pas résumer ici ce livre, qui est trop riche pour l'être en quelques paragraphes. Il faut le lire en détail, avec sous la main la masse considérables d'informations complémentaires apportées sur le sujet par les différentes entrées de Wikipedia. Autrement dit, il y a là plusieurs journées de travail pour un esprit curieux souhaitant commencer à se doter d'idées pertinentes concernant la physique des trous noirs et toutes les conséquences pouvant en découler, non seulement sur la cosmologie mais aussi sur la physique quantique.

Ce seraient évidemment de bien plus longues heures qui seraient nécessaires pour tenter de prendre un peu de recul sur ces connaissances, dont Caleb Scharf dit qu'elles sont fiables à 99% mais qu'elles laissent un « immense » 1% d'inconnu, au sein duquel pourraient se trouver de futures observations et hypothèses susceptibles de bouleverser une fois de plus la physique du 21e siècle.

Les points qui demeurent encore en discussion sont, comme on le devine, relatifs à ce que suggéreront les recherches intéressant la gravitation quantique, dont on annonce régulièrement les prochaines découvertes, sans que rien de décisif n'ait encore été produit. Ce sera sans doute dans cette direction que l'on pourra répondre à des questions apparemment simples comme celles concernant le devenir de la matière absorbée par les trous noirs, ou l'origine de la matière en provenant : autrement dit quelle réalité peut-on attribuer au concept de singularité, dont l'étude du cosmos primordial et cette des trous noirs a montré l'efficacité ?

Mais il faudra ne pas oublier l'observation. L'auteur décrit les nouveaux instruments qui seraient nécessaires pour résoudre, à peu de frais peut-on dire, d'immenses problèmes encore pendants. Or nos sociétés prétendent ne plus avoir d'argent pour de telles dépenses. Elles ne se privent pas cependant de gaspiller leurs ressources dans des directions autrement moins productives.

Caleb Scharf admire à juste titre que l'esprit scientifique moderne ait pu forger des hypothèses s'étant révélées opératoires à propos de concepts aussi diffus. Mais peut-être devrait-il insister sur une question encore plus fondamentale. Il s'agit des limites temporaires voire permanentes empêchant nos cerveaux et les instruments conçus par eux d'envisager des perspectives se situant radicalement en dehors de l'acquis des connaissances actuelles. Des intelligences artificielles du futur le pourront-elles demain ?
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Remarquons en conclusion que des milliards d'humains se battent encore aujourd'hui pour s'imposer les uns aux autres des conceptions du monde héritées du Moyen-Age, qu'ils considèrent comme sacrées, c'est-à-dire immunisées contre toute critique. On peut penser avec un rien d'optimisme que s'ils avaient les connaissances linguistiques et scientifiques minimum permettant de comprendre un livre tel que celui de Caleb Scharf, les moins excités d'entre eux pourraient revenir à la raison et s'intéresser sérieusement à l'avenir de notre planète. La science nous montre que celle-ci, comme l'ensemble du système solaire, voit dorénavant ses espérances de vie et de découvertes inexorablement limitées. Il serait temps d'en profiter avant de mourir idiot.

Pour en savoir plus
* Le blog de l'auteur http://lifeunbounded.blogspot.fr/
* Caleb Scharf par lui-même http://blogs.scientificamerican.com/network-central/2012/01/31/introducing-sciamblogs-bloggers-caleb-scharf/
* Black Hole http://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole
* Animation The Hubble Site http://hubblesite.org/explore_astronomy/black_holes/
* Interview de l'auteur par The Economist http://www.economist.com/blogs/babbage/2012/08/qa-caleb-scharf