La théorie la plus célèbre de Stephen Hawking sur les trous noirs vient d’être mise à jour. La nouvelle théorie affirme que tout dans l’univers est destiné à s’évaporer lentement. En 1974, Hawking a proposé que les trous noirs s’évaporeraient en perdant ce qui est maintenant connu sous le nom de radiation de Hawking. Il s’agit d’un drainage lent et implacable de l’énergie sous forme de particules de lumière qui se forment autour des champs gravitationnels immensément puissants des trous noirs.
La nouvelle mise à jour de la théorie suggère que la radiation de Hawking n’est pas seulement créée en volant de l’énergie aux trous noirs, mais à tous les objets ayant une masse suffisante. Si la théorie est vraie, cela signifie que tout dans l’univers finira par disparaître, libérant de l’énergie sous forme de lumière.
La radiation de Hawking
“Cela signifie que les objets sans horizon des événements, comme les restes d’étoiles mortes et autres grands objets dans l’univers, émettent ce type de radiation”, a déclaré l’auteur principal Heino Falcke (ref.), professeur d’astrophysique à l’université Radboud. “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 de la radiation de Hawking, mais aussi notre vision de l’univers et de son avenir”.
Les chercheurs ont publié leurs résultats le 2 juin dans la revue Physical Review Letters (ref.). Selon la théorie quantique des champs, il n’y a pas de vide. L’espace est rempli de petites vibrations qui, avec suffisamment d’énergie, se transforment aléatoirement en particules virtuelles, produisant des paquets de lumière d’énergie extrêmement faible, ou des photons.
En 1974, Hawking a prédit que la force gravitationnelle à l’horizon des événements des trous noirs provoquerait l’apparition de photons de cette manière. La gravité, selon la théorie générale de la relativité d’Einstein, déforme l’espace-temps. Les champs quantiques se déforment lorsqu’ils s’approchent de l’immense attraction gravitationnelle de la singularité d’un trou noir.
Ce phénomène se produit-il uniquement avec les trous noirs ?
En raison de l’incertitude de la mécanique quantique, Hawking a affirmé que ces écarts d’énergie font apparaître des photons dans l’espace déformé autour des trous noirs. Si les particules échappent ensuite au trou noir, sur une très longue échelle de temps, elles finiraient par perdre toute leur énergie et disparaître.
Si un champ gravitationnel est tout ce dont on a besoin pour produire des fluctuations quantiques et des photons, qu’est-ce qui empêche n’importe quel objet ayant une masse de créer de la radiation de Hawking ? La radiation de Hawking a-t-elle besoin d’un horizon des événements, ou peut-elle être produite n’importe où dans l’espace, ce qui signifie que l’univers entier est destiné à s’évaporer ? Pour répondre à ces questions, les auteurs de l’étude ont analysé la radiation de Hawking à travers un processus appelé effet Schwinger. Théoriquement, la matière peut être générée par les puissantes distorsions causées par un champ électromagnétique.
Ainsi, les physiciens théoriciens ont produit un modèle mathématique qui reproduisait la radiation de Hawking dans des espaces présentant une gamme d’intensités de champ gravitationnel. Selon leur théorie, un horizon des événements n’est pas nécessaire pour que l’énergie s’échappe lentement d’un objet massif sous forme de lumière. Le champ gravitationnel de l’objet peut le faire par lui-même.
Spéculations en attente de confirmation
“Au-delà d’un trou noir et de la courbure de l’espace-temps, tous les autres objets jouent un rôle important dans la création de la radiation”, a déclaré Walter van Suijlekom. “Les particules sont déjà séparées, au-delà du trou noir, des forces de marée du champ gravitationnel”.
Ce que la théorie des chercheurs signifie réellement n’est pas encore clair. Peut-être que la matière qui compose les étoiles et les planètes vieillissantes subira une transition énergétique vers un état complètement nouveau d’énergie ultrabasse. Cela pourrait suffire à faire s’effondrer la matière en trous noirs, qui continueraient à produire lentement de la lumière jusqu’à ce qu’ils disparaissent sans laisser de trace.
Malheureusement ou heureusement, tout cela n’est pour l’instant que spéculation en attente de confirmation. Pour savoir si l’univers est destiné à s’évaporer, les physiciens devront détecter la radiation de Hawking produite autour d’objets gravitationnellement denses. Trous noirs, des planètes, des étoiles ou des étoiles à neutrons. Si tout est destiné à disparaître dans un éclair de lumière froide, ils auront de nombreux endroits où chercher.