Karl Siegmund[N 1] Schwarzschild naît le [N 2] à Francfort-sur-le-Main[3],[4],[5] dans une famille juive.
Il est l'aîné[6],[7] des sept[6],[7] enfants d'Henriette Francisca Sabel-Bechhold (-)[3] et de son époux, Moses Martin Schwarzschild (-)[7], agent de change à la bourse de Francfort[6]. Il a cinq frères — Alfred, Paul, Otto, Hermann et Robert[3] — et une sœur — Clara[3] — qui épousera son ami et confrère l'astrophysicien suisse Robert Emden (-). Son fils Martin Schwarzschild (1912-1997) fut un astrophysicien germano-américain émérite, et sa fille Agathe Thornton une philologue néo-zélandaise professeure de lettres classiques.
Études
En , Schwarzschild entre à la Philanthropin[8]. Sa curiosité pour les étoiles se manifesta dès ses premières années scolaires, lorsqu'il construisit un petit télescope. Témoin de cet intérêt, son père le présente à un ami mathématicien possédant un observatoire astronomique privé[9]. Schwarzschild apprend à utiliser un télescope et étudie des mathématiques plus avancées qu'à l'école[10].
En , âgé de seize ans, il rédige un article sur la détermination des orbites qu'il envoie aux Astronomische Nachrichten[10]. Ceux-ci acceptent de le publier et Schwarzschild peut en offrir un exemplaire imprimé à son père comme cadeau d'anniversaire[10].
En , Schwarzschild est engagé en tant qu'assistant à l'observatoire Kuffner d'Ottakring à Vienne[14],[15]. Il se consacra principalement à la photométrie : il accomplit un travail de pionnier pour améliorer les plaques photographiques et implanter leur utilisation en astronomie, ainsi que dans l'étude spectrale des étoiles. Il développa en particulier une formule modélisant l'évolution de la sensibilité d'un matériau photosensible en fonction du temps d'exposition et de l'éclairement :
où p est l'exposant de Schwarzschild, et vaut entre 0,6 et 0,7, ce qui représente le fait que plus une pellicule est exposée, moins elle est sensible (défaut de réciprocité, passé à la postérité sous le nom d' « effet Schwarzschild(en)»).
En , il est nommé directeur de l'Observatoire astrophysique de Potsdam[17].
Il énonça par ailleurs les lois du transport et de l'équilibre radiatif, du mouvement ellipsoïdal des étoiles et découvrit la pression de radiation. On lui doit également des travaux sur la structure atomique et les rayonnements associés dont il identifia la nature quantique.
Au début de la Première Guerre mondiale, Schwarzschild se porte volontaire pour s'enrôler dans l'armée[18]. Il est envoyé avec trois volontaires à Namur afin d'y installer une station météorologique[18]. Il reste à Namur jusqu'à fin [18]. Muté, à sa demande, dans l'artillerie, il est promu lieutenant d'artillerie[18]. Il est affecté d'abord en Argonne puis en Russie[18].
Il est aussi le premier à avoir défini les lois d'interaction entre les champs magnétiques et la lumière, et à avoir décrit les phénomènes de courbure des rayons lumineux au voisinage de points gravitationnels, contribuant ainsi à fonder la théorie du trou noir (cf. Rayon de Schwarzschild) qui sera développée 50 ans après sa mort[19].
Engagé sur le front russe par l'armée allemande en tant qu'artilleur (il obtiendra le grade de lieutenant), il lut pour la première fois la formulation de la relativité générale d'Einstein dans l'édition de des Comptes rendus de l'Académie de Prusse. Aussitôt, il se mit à chercher les conséquences que pouvaient avoir ces lois sur la gravitation des étoiles. Comme il serait très compliqué mathématiquement d'analyser une étoile en rotation ou une étoile non sphérique, Schwarzschild se limita aux étoiles sphériques qui ne tournent pas. Il s'intéressa d'abord à décrire mathématiquement l'extérieur de l'étoile, reléguant à plus tard leur étude interne. Quelques jours plus tard, il avait calculé, dans tous ses détails, à partir des équations d'Einstein, la courbure de l'espace-temps à l'extérieur de n'importe quelle étoile sphérique qui ne tourne pas. Le calcul était élégant, et la géométrie courbe qu'il prédisait, la géométrie de Schwarzschild, devait avoir un immense impact sur notre compréhension de l'Univers.
Il envoya donc une lettre à Einstein lui décrivant ses calculs, qu'Einstein présenta au nom de celui-ci à l'Académie des sciences de Prusse le [19].
Quelques semaines plus tard, Einstein présenta un second article de Schwarzschild : le calcul exact de la courbure à l'intérieur d'une étoile.
Décès
Alors qu'il est sur le front de l'Est, Schwarzschild montre des symptômes d'un pemphigus[21], une dermatose[21]auto-immune[22] alors incurable[21].
En , il est démobilisé[21]. Il meurt le [21],[23],[24],[22] à l'hôpital[24] de Potsdam[22] des suites de la maladie. Le , il est enterré au cimetière de Göttingen[22].
À peine un mois plus tard, le 19 juin, Einstein annonça la mort de Schwarzschild à l'Académie des sciences de Prusse à la suite d'une maladie contractée sur le front russe[19].
En , Schwarzschild reçoit la médaille de la Société photographique de Vienne[27]. En , il participe à un concours sur le thème de la « détermination de la position astronomique d'un ballon » et reçoit, pour son « ballon-sextant », le prix du meilleur instrument[27] ; la même année, il est élu, le , associate (« membre étranger associé ») de la Société royale d'astronomie de Londres[27],[28] . En , il devient membre de l'Académie royale des sciences de Prusse à Berlin[27]. En , il est élu, le , membre honoraire de la Société philosophique de Cambridge[27],[29] et docteur honoraire de l'université de Groningue[27].
↑Jean Eisenstaedt, Einstein et la relativité générale, Paris, CNRS éd., , 344 p. (ISBN978-2-271-06535-3), chap. 13 (« Les chemins de l'espace-temps de Schwarzschild »).
[Schwarzschild 1992] (de + en) H.-H. Voigt (éd.), Karl Schwarzschild : Gesammelte Werke / collected works [« Karl Schwarzschild : œuvres complètes »], Berlin et New York, Springer, (réimpr. 1998), 1re éd..
[Camb. Philos. Soc. 1914] (en) « Dr K. Schwarzschild, elected an honorary member of the Society » [« Le Dr K. Schwarzschild, élu membre honoraire de la Société »], Proc. Camb. Philos. Soc., vol. XVII, part. VI, , p. 484 (lire en ligne).
[Linhard 2016] (de) F. Linhard, « Karl Schwarzschild and Frankfurt », dans P. Nicolini, M. Kaminski, J. Mureika et M. Bleicher (éd.), 1st Karl Schwarzschild meeting on gravitational physics, Cham, Springer, coll. « Springer proceedings in physics » (no 170), , 1re éd., 1 vol., XXI-407, ill. et fig., 15,6 × 23,4 cm (ISBN978-3-319-20045-3, EAN9783319200453, OCLC932066310, DOI10.1007/978-3-319-20046-0, Bibcode2016SPPhy.170.....N, SUDOC190134372, présentation en ligne, lire en ligne), 1re part. (« The life and work of Karl Schwarzschild ») [« La vie et l'œuvre de Karl Schwarzschild »], chap. 1er [« Karl Schwarzschild et Francfort »], p. 3-11.
