Une équipe de chercheurs a confirmé la prédiction de Stephen Hawking sur l’évaporation des trous noirs via le rayonnement de Hawking, bien qu’ils aient apporté une modification cruciale. Selon leurs recherches, l’horizon des événements (la limite au-delà de laquelle rien ne peut échapper à l’attraction gravitationnelle d’un trou noir) n’est pas aussi important qu’on le pensait auparavant pour la production du rayonnement de Hawking. Au lieu de cela, la gravité et la courbure de l’espace-temps jouent un rôle important dans ce processus. Cette idée étend la portée du rayonnement de Hawking à tous les grands objets de l’univers, ce qui signifie que sur une période suffisamment longue, tout dans l’univers peut s’évaporer.
La recherche montre que Stephen Hawking avait en grande partie raison sur l’évaporation des trous noirs par le rayonnement de Hawking. Cependant, l’étude souligne qu’un horizon d’événements n’est pas essentiel pour ce rayonnement, et que la gravité et la courbure de l’espace-temps jouent des rôles importants. Les résultats indiquent que tous les gros objets, pas seulement les trous noirs, peuvent éventuellement s’évaporer en raison d’un processus de rayonnement similaire.
De nouvelles recherches théoriques menées par Michael Wondrak, Walter van Swijelkom et Heino Falk de l’Université Radboud montrent que Stephen Hawking avait raison à propos des trous noirs, mais pas entièrement. À cause du rayonnement de Hawking, les trous noirs finiront par s’évaporer, mais l’horizon des événements n’est pas aussi critique qu’on le pensait. La gravité et la courbure de l’espace-temps provoquent également ce rayonnement. Cela signifie que tous les grands objets de l’univers, tels que les restes d’étoiles, finiront par s’évaporer.
Utilisant une combinaison intelligente de la physique quantique et de la théorie de la gravité d’Einstein, Stephen Hawking a soutenu que la création et l’annihilation spontanées de paires de particules doivent se produire près de l’horizon des événements (le point au-delà duquel aucune évasion de la force gravitationnelle de[{ » attribute= » »>black hole). A particle and its anti-particle are created very briefly from the quantum field, after which they immediately annihilate. But sometimes a particle falls into the black hole, and then the other particle can escape: Hawking radiation. According to Hawking, this would eventually result in the evaporation of black holes.
Schematic of the presented gravitational particle production mechanism in a Schwarzschild spacetime. The particle production event rate is highest at small distances, whereas the escape probability [represented by the increasing escape cone (white)] C’est le plus élevé à grande distance. Crédit : Lettres d’examen du matériel
spirale
Dans cette nouvelle étude, des chercheurs de l’Université Radboud ont revisité ce processus et ont cherché à savoir si l’existence d’un horizon des événements est critique. Ils ont combiné des techniques issues de la physique, de l’astronomie et des mathématiques pour examiner ce qui se passe si de telles paires de particules sont créées à proximité de trous noirs. L’étude a montré que de nouvelles particules peuvent également être créées bien au-delà de cet horizon. Michael Wondrak : « Nous prouvons qu’en plus du rayonnement Hawking bien connu, il existe également une nouvelle forme de rayonnement. »
Tout s’évapore
Van Suijlekom : « Nous montrons que loin du trou noir, la courbure de l’espace-temps joue un rôle important dans la cause du rayonnement. Les particules y sont déjà séparées par les forces de marée dans le champ gravitationnel. » Alors qu’on pensait auparavant qu’aucun rayonnement n’est possible sans un horizon des événements, cette étude montre qu’un tel horizon n’est pas nécessaire.
Falk : « Cela signifie que les objets sans horizons d’événements, tels que les restes d’étoiles mortes et d’autres grands objets dans l’univers, ont également ce type de rayonnement. Après très longtemps, cela entraînera 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.
L’étude a été publiée le 2 juin dans DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.221502
Michael Wondrak is excellence fellow at Radboud University and an expert in quantum field theory. Walter van Suijlekom is a Professor of Mathematics at Radboud University and works on the mathematical formulation of physics problems. Heino Falcke is an award-winning Professor of Radio Astronomy and Astroparticle Physics at Radboud University and known for his work on predicting and making the first picture of a black hole.
