De nouvelles recherches théoriques menées par Michael Wondrak, Walter van Suijlekom et Heino Falcke de l’Université Radboud ont montré que Stephen Hawking avait raison à propos des trous noirs, mais pas complètement. En raison du rayonnement de Hawking, les trous noirs finiront par s’évaporer, mais l’horizon des événements n’est pas aussi crucial qu’on le croyait. La gravité et la courbure de l’espace-temps provoquent également ce rayonnement. Cela signifie que tous les grands objets de l’univers, comme 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 il n’y a pas d’échappatoire à la force gravitationnelle d’un trou noir) .
Une particule et son antiparticule sont créées très brièvement à partir du champ quantique, après quoi elles s’annihilent immédiatement. Mais parfois une particule tombe dans le trou noir, puis l’autre particule peut s’en échapper : le rayonnement de Hawking. Selon Hawking, cela entraînerait éventuellement l’évaporation des trous noirs.
Dans cette nouvelle étude, les chercheurs de l’Université Radboud ont revisité ce processus et ont cherché à savoir si la présence d’un horizon des événements est en effet cruciale. 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 dans l’environnement des trous noirs. L’étude a montré que de nouvelles particules peuvent également être créées bien au-delà de cet horizon. Michael Wondrak déclare : « Nous démontrons qu’en plus du rayonnement bien connu de Hawking, il existe également une nouvelle forme de rayonnement. »
Tout s’évapore
Van Suijlekom dit : « Nous montrons que bien au-delà d’un trou noir, la courbure de l’espace-temps joue un grand rôle dans la création de rayonnement. Les particules y sont déjà séparées par les forces de marée du champ gravitationnel. » Alors qu’on pensait auparavant qu’aucun rayonnement n’était possible sans l’horizon des événements, cette étude montre que cet horizon n’est pas nécessaire.
Falcke dit: « Cela signifie que les objets sans horizon des événements, tels que les restes d’étoiles mortes et d’autres grands objets dans l’univers, ont également ce type de rayonnement. Et, après une très longue période, cela conduirait à tout dans le l’univers finit par s’évaporer, 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 acceptée pour publication dans Lettres d’examen physiqueet en attendant, une version du document peut être lue sur le arXiv serveur de préimpression.
Plus d’information:
Michael F. Wondrak et al, Production de paires gravitationnelles et évaporation des trous noirs, arXiv (2023). DOI : 10.48550/arxiv.2305.18521