John Michell (1724-1793)

John Michell (1724-1793) est un physicien géologue et astronome anglais, né dans le comté de Nottingham. Après ses études au collège de Cambridge, il est élu à la Royal Society en 1760. En 1762, il professe la géologie à Cambridge et cinq ans plus tard devient recteur de l’église St Michael de Thornhill dans le Yorkshire. On ne connaît pas d’autre détails sur sa vie. Ce qui nous intéresse dans son œuvre est connu d’après une lettre qu’il a écrite au chimiste et physicien Henri Cavendish et qui, pour la première fois, évoque ce que nous appelons communément « trous noirs ». Avant de revenir dessus, on peut noter que Michell a émis bon nombre d’hypothèses novatrices sur divers sujets. Il évalue la vitesse de propagation des ondes sismiques, lors de tremblements de Terre, à cinq cents mètres par seconde et il imagine qu’elles sont dues à la rencontre des eaux souterraines et des « feux internes » de la Terre. Il établit également une méthode qui permet de déterminer l’épicentre des séismes. Sous l’influence de son ami William Herschel, il étudie les étoiles doubles et arrive à les imaginer liées physiquement par la gravitation. Il est le premier à émettre cette hypothèse, en s’appuyant sur le fait que ces couples d’étoiles sont trop nombreux pour n’être que le fruit du hasard ou du seul effet de la perspective qui servait alors à les justifier. Les travaux de William Herschel, qui travaillait depuis deux ans sur les étoiles doubles, lui permirent d’étayer statistiquement ses affirmations. Il envisage également une explication similaire pour les amas stellaires ouverts, en particulier après avoir étudié celui des Pléiades, pour lequel il a évalué à 1/ 496.000 la probabilité de trouver un tel groupe d’étoiles dans le ciel. Au sujet des étoiles doubles, Il écrit en 1667 dans les Transactions philosophiques de la Royal Society : « Il est hautement probable que ces étoiles qui nous apparaissent comme deux étoiles très prés l’une de l’autre, sont effectivement placées l’une prés de l’autre, et soumises à l’influence de quelque loi générale ».

Michell effectue ses observations avec un télescope de sa fabrication de dix pieds de focale (env. 3 mètres), doté d’un miroir de trente pouces (env. 80 cm). A la mort de Michell, William Herschell que nous évoquerons ultérieurement fit l’acquisition de ce télescope, dont le miroir était endommagé, afin d’en réaliser un de similaire pour son propre usage.

En 1783, Michell cherche une méthode pour déterminer la masse des étoiles. Il part du principe newtonien que la lumière est composée de particules, puis il considère que ces particules quittent la surface de l’étoile à une vitesse qui diminue suite à l’attraction gravitationnelle de cette même étoile, (à la manière d’un projectile qu’on lancerait vers le haut depuis la Terre). En mesurant la diminution de cette vitesse, Michell pense qu’il est possible d’évaluer la masse de l’étoile en question. Il connait l’existence de la vitesse d’échappement, nécessaire à un projectile pour vaincre les forces gravitationnelles. Il sait également que cette vitesse est fonction de la taille et de la masse de l’astre à partir duquel il s’échappe. Reprenant alors les théories de Ole Römer sur la vitesse de la lumière, il calcule que sur une étoile grande comme plus de cinq cents soleils, la vitesse propre des particules de lumière ne leur permet pas d’échapper à l’attraction de leur étoile et que, par conséquent, cette étoile doit nous être invisible. On peut regretter que ce concept émis par Michell, assurément en avance sur son temps, n’ait été évoqué que par Laplace en 1796 et dut attendre le XX^ème siècle pour qu’ Albert Einstein lui donne tout son sens. Inspiré enfin par la troisième loi de Kepler, Michell concevra une balance à torsion, sensée lui permettre de mesurer la force de gravitation et déterminer la masse de la Terre. Mais il mourra avant d’avoir pu réaliser cet instrument dont Cavendish pourra cependant vérifier la précision satisfaisante.