L’horizon des evenements est la frontiere invisible qui delimite un trou noir. C’est le point de non-retour ultime : tout ce qui franchit cette limite — matiere, lumiere, information — est irremediablement capture et ne peut plus jamais en sortir. Ce n’est pas une surface physique, mais une frontiere mathematique dans l’espace-temps.
Pourquoi rien ne peut s’echapper ?
A l’horizon des evenements, la vitesse de liberation — la vitesse necessaire pour echapper a la gravite — est egale a la vitesse de la lumiere. Or, rien ne peut se deplacer plus vite que la lumiere. Toute particule qui franchit cet horizon, quelle que soit sa vitesse, suit inevitablement une trajectoire qui la ramene vers le centre du trou noir. Meme la lumiere, en suivant les geodesiques de l’espace-temps courbe, est dirigee vers l’interieur.
Une frontiere sans paroi
Contrairement a ce que l’on pourrait imaginer, l’horizon des evenements n’est pas un mur physique. Un astronaute qui le franchirait ne sentirait rien d’anormal au moment du passage — du moins pour un trou noir suffisamment massif. Il ne se rendrait compte de rien d’inhabituel localement. C’est seulement en essayant de revenir en arriere qu’il constaterait l’impossibilite. Pour un observateur exterieur, en revanche, l’astronaute semblerait ralentir et se figer a l’horizon — sans jamais le franchir, en raison de la dilatation du temps.
Le rayon de Schwarzschild
La taille de l’horizon des evenements est decrite par le rayon de Schwarzschild, calcule par Karl Schwarzschild en 1916 a partir des equations d’Einstein. Il est proportionnel a la masse du trou noir. Pour un trou noir de la masse du Soleil, ce rayon serait d’environ 3 kilometres. Pour Sagittarius A*, le trou noir supermassif de notre galaxie (4 millions de masses solaires), il atteint environ 12 millions de kilometres.
Le saviez-vous ?
En 2019, le projet Event Horizon Telescope a obtenu la premiere image de l’ombre d’un horizon des evenements — celui du trou noir M87*, a 55 millions d’annees-lumiere. L’anneau de lumiere visible correspond au gaz en orbite juste autour de cet horizon.
Questions frequentes
Que se passe-t-il si on traverse l’horizon des evenements ?
Pour un trou noir de masse stellaire, les forces de maree seraient si intenses qu’elles dechiquetteraient tout objet avant meme d’atteindre l’horizon. Pour un trou noir supermassif, le passage serait imperceptible localement, mais la destination finale resterait la singularite centrale.
L’horizon des evenements peut-il changer de taille ?
Oui. Si un trou noir absorbe de la matiere ou de l’energie, son horizon des evenements grandit. Stephen Hawking a demontre que, classiquement, la superficie de l’horizon ne peut que croitre — c’est le theoreme de la superficie, analogue a l’entropie en thermodynamique.
Qu’est-ce que le rayonnement de Hawking ?
C’est un phenomene quantique predit par Stephen Hawking en 1974 : pres de l’horizon des evenements, des paires de particules virtuelles se creent, l’une tombant dans le trou noir et l’autre s’echappant. Sur des temps tres longs, cela cause une evaporation lente du trou noir. Ce rayonnement n’a jamais ete observe directement.