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Une équipe de chercheurs britanniques a récemment découvert que les trous noirs ne se contentaient pas d’émettre des radiations thermiques, mais exerçaient également une pression sur leur environnement.

Une pression exotique

Véritables monstres cosmiques, les trous noirs exercent une attraction gravitationnelle si forte qu’ils engloutissent tout ce qui s’en approche, y compris la lumière. Au-delà de ce « point de non-retour », l’horizon des évènements, les lois de la physique telles que nous les comprenons s’effondrent. Afin de sonder les limites du connu et de tenter de relier la relativité générale d’Einstein à la mécanique quantique, les physiciens étudient ces objets voraces depuis de longues décennies.

En 1974, Stephen Hawking a porté notre compréhension des trous noirs à un niveau supérieur lorsqu’il a théorisé qu’ils émettaient un rayonnement thermique. Plus précisément, il a prédit que les effets quantiques relativistes à proximité de l’horizon des événements feraient en sorte qu’un trou noir émette de la chaleur. Ce qui signifie que les trous noirs ne se contentent pas de croître indéfiniment : ils perdent également de la masse et sont donc susceptibles de s’évaporer.

Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Physical Review D, Xavier Chalmet et Folkert Kuipers de l’université du Sussex, au Royaume-Uni, ont « accidentellement » découvert que les trous noirs exerçaient également une pression quantique sur leur environnement.

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Alors qu’ils effectuaient des équations sur les corrections gravitationnelles quantiques de l’entropie d’un trou noir (c’est-à-dire la façon dont celui-ci devient plus désordonné au fil du temps), une valeur supplémentaire apparaissait sans cesse. Des calculs complémentaires ont confirmé que la gravité quantique pouvait effectivement conduire un trou noir à exercer une pression.

Vers une nouvelle description des trous noirs

Selon Calmet, les trous noirs constituent un laboratoire idéal pour étudier les liens entre la mécanique quantique, la gravité et la thermodynamique.

« Si l’on considère les trous noirs dans le cadre de la seule relativité générale, on peut montrer qu’ils présentent en leur centre une singularité où les lois de la physique telles que nous les connaissons doivent s’effondrer », explique-t-il. « Incorporer la théorie quantique des champs [utilisée pour développer des modèles décrivant l’évolution des particules] à la relativité générale pourrait offrir une nouvelle description des trous noirs. »

Ces nouvelles recherches constituent un pas dans cette direction. Bien que la pression exercée par les trous noirs soit infime, il s’agit d’un autre indice qui aidera les physiciens à comprendre la véritable nature quantique de ces objets.

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Bocquet
Bocquet
7 mois

Un objet tombant à l’intérieur de la terre le ferait jusqu’où et dans quelles conditions ? Quelle serait sa trajectoire ? Quels sont les effets engendrés ? Comment son comportement serait modifié en s’approchant du centre pendant alors que la gravité diminuerait ? Quels serait les effets de cisaillement ?… Lire la suite »

Laurent
Laurent
7 mois

Comme tout ce qui est sphérique dans notre univers, un trou noir est une sphère de matières. C’est juste des états de la matière que l’on ne connaît pas et qui n’est pas observable. Ce que l’on voit du trou noir c’est sa limite comme le soleil a sa propre… Lire la suite »