Une équipe de recherche a confirmé la prédiction de Stephen Hawking sur l’évaporation des trous noirs par le rayonnement de Hawking, bien qu’elle ait apporté d’importantes modifications. Selon leurs recherches, l’horizon des événements (la limite au-delà de laquelle rien ne peut échapper à la gravité du trou noir) n’est pas aussi important qu’on le pensait auparavant dans la production du rayonnement de Hawking. Au contraire, la gravité et la courbure de l’espace-temps jouent un rôle important dans ce processus. Cette idée a étendu la portée du rayonnement de Hawking à tous les objets majeurs de l’univers, ce qui signifie que sur une période de temps suffisamment longue, tout dans l’univers pourrait s’évaporer.
Les recherches montrent que Stephen Hawking a largement raison sur l’évaporation des trous noirs par le rayonnement de Hawking. Cependant, cette recherche met en évidence que l’horizon des événements est sans importance pour ce rayonnement, et que la gravité et la courbure de l’espace-temps jouent un rôle important. Les résultats montrent que tous les corps massifs, pas seulement les trous noirs, peuvent éventuellement être vaporisés par un processus de rayonnement similaire.
De nouvelles recherches théoriques de Michael Wondrak, Walter van Swijelkom et Heino Falk de l’Université Radboud montrent que Stephen Hawking avait raison à propos des trous noirs, sinon complètement. À cause du rayonnement de Hawking, les trous noirs finiront par s’évaporer, mais leur horizon des événements est moins important que prévu. 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 stellaires, finiront par s’évaporer.
Utilisant une combinaison intelligente de la physique quantique et de la théorie de la gravité d’Einstein, Stephen Hawking soutient que la création et l’annihilation spontanées de paires de particules doivent se produire près de l’horizon des événements (un point au-delà duquel il n’y a pas d’échappatoire à l’attraction gravitationnelle de la Terre).[{” 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 : lettre d’examen du matériel
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Dans cette nouvelle étude, des chercheurs de l’Université Radboud revisitent ce processus et étudient si la présence d’un horizon des événements est importante. Ils ont combiné des techniques physiques, astronomiques et mathématiques pour étudier ce qui se passerait si de telles paires de particules étaient créées autour d’un trou noir. L’étude montre que de nouvelles particules peuvent également être créées bien au-delà de cet horizon. Michael Wondrak : “Nous avons prouvé qu’outre le rayonnement Hawking bien connu, il existe également de nouvelles formes de rayonnement.”
Tout s’évapore
Van Suijlekom : « Nous montrons que loin des trous noirs, la courbure de l’espace-temps joue un rôle majeur dans l’apparition des radiations. Les particules y sont déjà séparées par les forces de marée dans le champ gravitationnel. Bien que l’on pensait auparavant qu’aucun rayonnement n’était possible sans un horizon des événements, cette étude montre qu’un tel horizon n’est pas nécessaire.
Falk : « Cela signifie que les objets sans horizon des événements, tels que les restes d’étoiles mortes et d’autres objets massifs dans l’univers, ont également ce type de rayonnement. Après très longtemps, cela finira par faire évaporer tout dans l’univers, tout comme un trou noir. 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 est chercheur d’excellence à l’Université Radboud et expert en théorie quantique des champs. Walter van Suijlekom est professeur de mathématiques à l’université Radboud et travaille sur la formulation mathématique de problèmes de physique. Heino Falcke est professeur primé de radioastronomie et de physique des astroparticules à l’Université Radboud et connu pour ses travaux sur la prédiction et la réalisation de la première image d’un trou noir.
2023-06-04 01:30:50
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