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 importante. Selon leurs recherches, l’horizon des événements (la limite où rien ne peut échapper à l’attraction gravitationnelle du trou noir) n’est pas aussi important qu’on le croyait auparavant dans 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 toute la matière massive de l’univers, suggérant que sur une période de temps suffisamment longue, tout dans l’univers s’évapore.
Les recherches montrent que Stephen Hawking avait en grande partie raison sur le fait que les trous noirs étaient vaporisés par le rayonnement de Hawking. Cependant, l’étude souligne que ce rayonnement n’a pas nécessairement d’horizon des événements, et que la gravité et la courbure de l’espace-temps jouent des rôles importants. Les résultats suggèrent que tous les objets massifs, pas seulement les trous noirs, pourraient éventuellement s’évaporer en raison d’un processus radiatif similaire.
De nouvelles recherches théoriques menées par Michael Vondrak, Walter van Suijlekom et Heino Falke de l’Université Radboud montrent que Stephen Hawking avait, sinon complètement, raison sur les trous noirs. En raison du rayonnement de Hawking, les trous noirs finissent par s’évaporer, mais l’horizon des événements n’est pas aussi important qu’on le croit. La gravité et la courbure de l’espace-temps provoquent également ce rayonnement. Cela signifie que toute matière massive dans l’univers, comme les restes d’étoiles, finira 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 (au-delà duquel elles ne peuvent pas échapper à la gravité).[{ » 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)] À de grandes distances est très élevé. Crédit : Lettres d’examen physique
Rotation
Dans cette nouvelle étude, les chercheurs de l’Université Radboud ont revisité ce processus et ont cherché à savoir si oui ou non l’existence d’un horizon des événements est réellement importante. Ils ont combiné des techniques issues de la physique, de l’astronomie et des mathématiques pour étudier ce qui se passe lorsque de telles paires de particules sont créées au voisinage des trous noirs. L’étude montre que de nouvelles particules peuvent également être créées au-delà de cet horizon. Michael Vondrak : « Nous démontrons qu’en plus du rayonnement Hawking bien connu, il existe également un nouveau rayonnement. »
Tout s’évapore
Van Suijlekom : « Nous montrons que la courbure de l’espace-temps au-delà du trou noir joue un rôle important dans la génération du rayonnement. Les particules sont déjà séparées par les forces de marée du champ gravitationnel. Alors qu’on pensait auparavant que le rayonnement n’était pas possible sans un horizon des événements, cette étude montre que cet horizon n’est pas nécessaire.
Falke : « C’est-à-dire que les objets sans horizon des événements, tels que les restes d’étoiles mortes et d’autres gros objets dans l’univers, ont également ce type de rayonnement. Et, après un temps très long, tout dans l’univers finira par s’évaporer, comme des 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 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.
