Les recherches sur les trous noirs ont servi de rappel à la façon dont les physiciens pensent que l'univers finira : pas avec un bang mais… plutôt avec un évanouissement.
De nouvelles recherches sur les trous noirs changent une idée vieille de 50 ans
Les trous noirs ne sont pas des objets condamnés à croître indéfiniment en absorbant de la matière : ils peuvent aussi rétrécir. La raison en est qu'ils dégagent de l'énergie sous forme de rayonnement, appelé rayonnement de Hawking - phénomène qui porte le nom de son créateur : Stephen Hawking. Et comme on peut le déduire de l'équivalence la plus connue en physique, cela se traduit par une perte de masse. Récemment, des recherches menées par des experts de l'Université Radboud de Nimègue, aux Pays-Bas, ont étendu ce phénomène au-delà des trous noirs…
Le rayonnement de Hawking est l’un des phénomènes les plus étonnants de l'univers. Non seulement en raison de son implication à faire maigrir les objets les plus gourmands de notre univers, mais aussi parce qu'il combine les connaissances issues de la théorie quantique des champs avec celles issues de la théorie de la gravité. Dans des conditions normales, des particules et des antiparticules peuvent apparaître « de nulle part ». Ces événements durent des fractions de temps infinitésimales pendant lesquelles la particule et l'antiparticule s'annihilent. Mais il y a un contexte dans lequel cela ne se produit pas : autour de l'horizon des événements d'un trou noir.
Dans ce cas, particule et antiparticule peuvent se retrouver sur des chemins opposés, incapables de s'annihiler. Cela génère un rayonnement qui s'échappe du trou noir, et qui implique à son tour une perte de masse du trou noir.
Stephen Hawking avait posé les bases de quelque de beaucoup plus grand
Les derniers travaux, publiés dans la revue Physical Review Letters, remettent en question l'idée que seule la présence d'un horizon des événements est capable de générer suffisamment de courbure dans l'espace-temps pour empêcher l'annihilation des particules et des antiparticules. Cela implique à son tour que cet évanouissement radiatif particulier peut apparaître dans des objets qui, malgré leurs masses importantes capables de plier le tissu spatio-temporel, n'ont pas d'horizon des événements puisque l'attraction gravitationnelle qu'ils génèrent n'est pas de nature à absorber la lumière. Ainsi, même ces étoiles pas assez massives pour former un trou noir à la fin de leurs jours pourraient progressivement disparaître.
New theoretical research by Michael Wondrak, Walter van Suijlekom and Heino Falcke of Radboud University has shown that Stephen Hawking was right about black holes, although not completely. https://t.co/OxdN4FhrwI @ncgnl @hfalcke @radboudscience
— Radboud University @Radboud_uni@mastodon.social (@Radboud_Uni) June 2, 2023
« Nous montrons que bien au-delà d'un trou noir, la courbure de l'espace-temps joue un rôle important dans la création du rayonnement. Les particules y sont déjà séparées par les forces de marée du champ de gravité », a expliqué Walter van Suijlekom, l'un des auteurs de la recherche. On pourrait ainsi dire que Stephen Hawking, même en ayant raison dans son postulat sur la disparition des trous noirs, aurait pu échouer - ou réussir, si on voit les choses sur un autre angle - en ayant fondé son analyse sur l'existence de singularités associées aux trous noirs.
Personne ne sait avec certitude à quoi ressemblera la fin de l'univers, mais les astrophysiciens ont une hypothèse très établie (et plusieurs alternatives moins consensuelles). Et l'idée d'un univers en voie de disparition rejoint précisément l'hypothèse la plus répandue.