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Le prix Nobel de physique 2020 a été décerné à trois astrophysiciens ayant largement amélioré notre compréhension des trous noirs. Une moitié a été remise à Roger Penrose, ayant démontré que ces objets relevaient de la relativité générale, et l’autre à Reinhard Genzel et Andrea Ghez pour la découverte du trou noir supermassif au centre de la Voie lactée.

Des contributions essentielles

Lorsqu’Albert Einstein a publié sa théorie générale de la relativité en 1915, une solution particulière à ses équations de champ impliquait l’existence de singularités où les lois de l’espace et du temps cessent de s’appliquer. Pendant un certain temps, cela a été considéré, y compris par le scientifique allemand, comme une curiosité mathématique plutôt que comme une description d’un objet réel.

Mais en 1965, le professeur Roger Penrose, de l’université d’Oxford, rédigeait un article démontrant comment des trous noirs pouvaient se former dans des conditions réalistes, selon les équations de la relativité générale. Avec un horizon des événements, c’est-à-dire le point à partir duquel même la lumière ne peut échapper à l’attraction gravitationnelle du trou noir, cachant une singularité infiniment dense. Ayant beaucoup travaillé avec Stephen Hawking, Penrose aurait très probablement partagé la récompense avec ce dernier, mais il se trouve que le comité Nobel ne décerne pas de prix à titre posthume.

L’autre moitié du prix Nobel de physique 2020 a été attribuée à Reinhard Genzel et Andrea Ghez, dont les travaux ont révélé l’existence d’une masse énorme (un trou noir supermassif) au cœur de notre galaxie. Andrea Ghez étant seulement la quatrième femme à recevoir le prix Nobel de physique en 120 ans d’existence.

Les trois lauréats du prix Nobel de physique 2020, avec de gauche à droite : Roger Penrose, Reinhard Genzel et Andrea Ghez

« Les découvertes des lauréats de cette année ont ouvert de nouveaux horizons pour l’étude des objets compacts et supermassifs »

Les deux équipes dirigées par Genzel et Ghez avaient examiné les orbites d’étoiles très proches de cette masse, en particulier l’astre S2, qui effectuait un tour complet de cette dernière en 16 ans seulement (contre environ 200 millions d’années pour le Soleil). À partir des résultats obtenus par les deux équipes, les astronomes avaient pu calculer que l’objet au centre de la Voie lactée possédait une masse environ 4 millions de fois supérieure à celle du Soleil, et déterminé qu’un trou noir supermassif était la seule explication satisfaisante.

« Les découvertes des lauréats de cette année ont ouvert de nouveaux horizons pour l’étude des objets compacts et supermassifs », a estimé David Haviland, président du comité Nobel de physique. « Mais ces objets exotiques suscitent encore de nombreuses interrogations, qui attendent des réponses et motivent de futures recherches. Non seulement au sujet de leur structure interne, mais aussi sur la façon dont on peut tester notre théorie de la gravité dans des conditions extrêmes à proximité immédiate d’un trou noir. »

Cette annonce fait suite à l’attribution du prix Nobel de médecine 2020 à trois scientifiques pour leurs travaux sur le virus de l’hépatite C.

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