Le film Thor est sorti en 2011 et est basé sur le comic Marvel. Le comic lui-même s’inspire de ma mythologie nordique : Thor y est la divinité du tonnerre.

De la mythologie au film, Thor est armé d’un marteau : le Mjolnir (lire « myolniir ») :

C’est dans le comic qu’on sait que le Mjolnir est forgé dans une étoile mourante plutôt que dans un acier ou une roche. Une étoile mourante est en réalité une étoile à neutron hyper-dense : dans le film Avengers on voit d’ailleurs Hulk échouer à soulever le Mjolnir tellement il est lourd (ce qui est étrange car s’il était si lourd, alors le marteau devrait traverser le plancher en premier abord).

On peut estimer la masse du marteau, et parler un peu des étoiles à neutrons.

De la structure du noyau atomique

L’atome est constitué d’un noyau et d’un nuage d’électrons autour. Il faut savoir que la masse de l’atome est essentiellement concentrée dans le noyau. Par essentiellement, je veux dire que 99,95% de la masse se trouve dans le noyau (cette masse y est elle-même essentiellement là sous forme d’énergie de liaison entre les constituants du noyau).

Si on prend un morceau de plomb, on peut sentir le poids du plomb dans la main. Ce qu’on ressent en fait, c’est donc le poids de tous les noyau de plomb peser ensembles sur la main, régulièrement répartis dans tout le morceau de métal.

Sachez aussi que le rayon du noyau est environ 100 000 fois plus petit que le rayon de l’atome. Si votre atome était un stade de football, le noyau serait un grain de riz placé au centre.

Ceci signifie que 99,95% de la masse se trouve concentré dans environ 0,000 000 000 000 000 01 % du volume. Étant donnée qu’on parle ici de l’intérieur des constituants de la matière, il n’y a pas de matière ailleurs que dans le noyau : un atome est donc essentiellement du vide (à 99,999 999 999 999 999 99 %).

L’étoile à neutrons

Une étoile massive qui meurt explose en supernova et ce qu’il reste après que la majorité de sa matière soit éjectée dans le cosmos, c’est un cœur hyper-dense et chaud composé uniquement de neutrons qui s’agglutinent sous la gravitation dans une étoile à neutrons de quelques dizaines de kilomètres de diamètre seulement.

Il n’y a donc pas d’atomes ni de vide dans une étoile à neutrons : c’est comme si votre atome étaient non pas composé d’un noyau minuscule et de beaucoup de vide mais rempli entièrement de noyaux. D’un volume occupé à 0,000 000 000 000 000 01% par de la masse, on passe à un volume occupé à 100% par de la masse, et ça fait une sacrée différence.

Il en résulte une concentration de masse, une densité, très importante. En fait, les étoiles à neutrons sont les objets les plus denses que l’on puisse trouver dans l’univers : un centimètre cube d’étoile à neutrons pèserait un milliard de tonnes, et il faudrait une boule de seulement 0,5 km de rayon pour qu’elle soit aussi massive que la planète Terre.

Masse du Mjolnir

Le marteau de Thor est forgé dans une étoile mourante : il est lui aussi composé uniquement de neutrons.
Selon ce fanart, les dimensions du marteau sont 25×15×15 cm³ (en vrai, la force de gravitation redonnerait une forme sphérique au Mjolnir).

Sa masse totale (hors le manche en bois) serait alors de 5 625 000 000 000 000 kg.
Un tel objet posé sur le sol ne resterait pas sur le sol : il traverserait la croûte terrestre, le manteau et enfin le noyau pour venir se mettre en cœur de la Terre ; comme n’importe quel objet plus dense se mettrait à couler dans un fluide ou à traverser un solide moins dense et moins solide que lui.

Pour vous donner une idée, 5 625 000 000 000 000 kg représentent environ 150 milliards d’éléphants, 6 milliards de baleines bleues, la masse de Déimos (une des lunes de Mars), 3 milliards d’A380 et 126 millions de tour Eiffel… le tout additionné ensemble et concentré dans un outil de la taille d’une chaussure.

Les conséquences

Une telle masse concentrée dans un si petit espace n’est pas sans conséquences…

Premièrement, qui dit masse dit attraction gravitationnelle. À la surface du Mjolnir, l’accélération de la pesanteur est quelques 7 millions de fois celle de la Terre. Bien que le Mjonir ne pèse qu’un milliardième de la masse de la Terre, c’est sa densité si importante qui provoque cette attraction gigantesque.

Remarquez que si la Terre a une action gravitationnelle même sur la Lune, le Mjonir, quoique dense est si petit que ses effets s’estompent rapidement avec la distance : au bout de quelques centaines de mètres de distance seulement, vous ne ressentirez plus vraiment ses effets : une pomme lâchée tombera vers le sol et non le marteau.

Deuxièmement, la gravité près d’un astre est responsable de forces de marrées : si vous êtes debout sur le marteau, alors la différence d’éloignement par rapport au marteau entre vos pieds et votre tête fera que vos pieds sont bien plus attirés que votre tête.
Votre corps sera ainsi disloqué en plusieurs morceaux avant même que vous ne puissiez vous approcher suffisamment pour saisir le manche du marteau. Ce n’est pas très pratique, avouez…

Enfin troisièmement, une gravité élevée risque également de provoquer des effets relativistes, notamment sur la déformation de l’espace-temps.
Être proche du Mjolnir ralentira votre horloge : non seulement votre montre tiquera au ralenti, mais la chimie de votre corps et tous les processus physico-chimiques de votre organismes seront ralentis. En soi vous ne remarquerez rien : pour vous, une seconde sera toujours une seconde, mais si vous pouviez, vous verrez en revanche le monde aller plus vite autour de vous.

Pour les trous noirs, le ralentissement est assez conséquent, mais pour le Mjolnir cependant, cela reste assez faible : 1,8 milliseconde de retard par an à la surface directe du marteau.

Remarquable, non ?

Ce n’est pas étonnant, donc, que seul Thor ou une autre puissance divine puisse soulever ça, et pas un « simple » super-héros comme Hulk…