Selon une célèbre théorie de Stephen Hawking, les trous noirs s’évaporent avec le temps, perdant progressivement de la masse sous la forme d’un étrange type de rayonnement alors que l’horizon des événements fait des ravages avec les champs quantiques environnants.
Mais il s’avère que la falaise dramatique d’un horizon d’événements n’est peut-être pas aussi critique pour ce processus après tout. Selon de nouvelles recherches menées par les astrophysiciens Michael Wondrak, Walter van Suijlekom et Heino Falcke de l’Université Radboud aux Pays-Bas, une pente suffisamment raide dans la courbure de l’espace-temps pourrait faire la même chose.
Cela signifie que le rayonnement de Hawking, ou quelque chose de très similaire, peut ne pas être limité aux trous noirs. Il pourrait être partout, ce qui signifie que l’Univers s’évapore très lentement sous nos yeux.
“Nous démontrons qu’en plus du rayonnement bien connu de Hawking, il existe également une nouvelle forme de rayonnement”, déclare Wondrak.
Le rayonnement de Hawking est quelque chose que nous n’avons jamais pu observer, mais la théorie et les expériences suggèrent que c’est plausible.
Voici une explication très simplifiée de son fonctionnement. Si vous savez quelque chose sur les trous noirs, c’est probablement qu’ils sont des aspirateurs cosmiques, aspirant gravitationnellement tout ce qui se trouve à proximité, avec une finalité inexorable, n’est-ce pas ?
Eh bien, c’est plus ou moins le cas, mais les trous noirs n’ont pas plus de gravité que tout autre corps de masse équivalente. Ce qu’ils ont, c’est la densité : beaucoup de masse entassée dans un très, très petit espace. À une certaine proximité de cet objet dense, l’attraction gravitationnelle devient si forte que la vitesse de fuite – la vitesse nécessaire pour s’échapper – est impossible. Même la vitesse de la lumière dans le vide, la chose la plus rapide de l’Univers, n’est pas suffisante. Cette proximité est connue sous le nom d’horizon des événements.
Hawking a montré mathématiquement que les horizons des événements pouvaient interférer avec le mélange complexe de fluctuations se répercutant sur le chaos des champs quantiques. Les ondes qui s’annuleraient normalement ne le font plus, entraînant un déséquilibre des probabilités qui produit de nouvelles particules.
L’énergie contenue dans ces particules générées spontanément est directement liée au trou noir. De minuscules trous noirs verraient des particules de haute énergie se former près de l’horizon des événements, ce qui emporterait rapidement de grandes quantités d’énergie du trou noir et ferait disparaître rapidement l’objet dense.
Les grands trous noirs brilleraient d’une lumière froide d’une manière qui serait difficile à détecter, ce qui ferait perdre progressivement au trou noir son énergie en tant que masse sur un temps beaucoup plus long.
UN un phénomène très similaire se produit hypothétiquement dans les champs électriques. Connu sous le nom d’effet Schwinger, des fluctuations suffisamment fortes dans un champ électrique quantique peuvent perturber l’équilibre des particules virtuelles électron-positon, provoquant l’apparition de certaines. Contrairement au rayonnement Hawking, cependant, l’effet Schwinger n’aurait pas besoin d’un horizon – juste un champ d’une puissance époustouflante.
Se demandant s’il existait un moyen pour les particules d’apparaître dans un espace-temps courbe qui soit analogue à l’effet Schwinger, Wondrak et ses collègues ont mathématiquement reproduit le même effet dans une gamme de conditions gravitationnelles.
“Nous montrons que bien au-delà d’un trou noir, la courbure de l’espace-temps joue un rôle important dans la création de rayonnement”, explique van Suijlekom. “Les particules y sont déjà séparées par les forces de marée du champ gravitationnel.”
Tout ce qui est suffisamment massif ou dense peut produire une courbure significative de l’espace-temps. Fondamentalement, le champ gravitationnel de ces objets provoque une déformation de l’espace-temps autour d’eux. Les trous noirs sont l’exemple le plus extrême, mais l’espace-temps se courbe également autour d’autres étoiles mortes denses telles que les étoiles à neutrons et les naines blanches, ainsi que des objets extrêmement massifs tels que les amas de galaxies.
Dans ces scénarios, les chercheurs ont découvert que la gravité peut encore affecter suffisamment les fluctuations des champs quantiques pour donner naissance à de nouvelles particules très similaires au rayonnement de Hawking, sans nécessiter le catalyseur d’un horizon des événements.
“Cela signifie que les objets sans horizon des événements, tels que les restes d’étoiles mortes et d’autres grands objets de l’Univers, ont également ce type de rayonnement”, explique Falcke.
“Et, après une très longue période, cela conduirait à l’évaporation de tout dans l’Univers, tout comme les trous noirs. Cela change non seulement notre compréhension du rayonnement de Hawking, mais aussi notre vision de l’Univers et de son avenir.”
Cependant, vous n’avez rien à craindre dans un avenir imminent. Il faudrait à un trou noir de la masse du Soleil (avec un diamètre d’horizon des événements de seulement 6 kilomètres ou 3,7 miles, soit dit en passant) 1064 ans pour s’évaporer.
Nous avons du temps à tuer avant de disparaître tous dans une bouffée de lumière froide.
La recherche a été publiée dans Physical Review Letters et est disponible sur arXiv.
