Cette découverte sur les trous noirs prouve que Stephen Hawking avait raison

Stephen Hawking, le célèbre physicien théoricien, a laissé à l’humanité une idée fascinante et révolutionnaire : rien ne dure éternellement, y compris les trous noirs. Aujourd’hui, des scientifiques pourraient être sur le point de prouver cette théorie grâce à une nouvelle hypothèse concernant les « morceaux » de trous noirs. La recherche est disponible en préimpression sur arXiv.

L’origine de la théorie de Hawking

Stephen Hawking a postulé que les trous noirs pouvaient émettre un rayonnement thermique, connu sous le nom de rayonnement de Hawking. Ce phénomène trouve son origine dans une lettre de Stephen Hawking publiée en 1974 et intitulée Black hole explosions ?. À l’époque, Hawking réfléchissait à la manière dont le formalisme des trous noirs – un phénomène dérivé de la relativité générale – pouvait être affecté par la physique quantique.

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Cette émission les amènerait à perdre progressivement de la masse et à s’évaporer, pour aboutir à une explosion finale. Jusqu’à présent, ce rayonnement reste théorique et non détecté. Selon Hawking, les trous noirs émettent des particules qui permettent à leur masse de diminuer lentement. 

Plus un trou noir est petit, plus il émet rapidement ce rayonnement. Ainsi, les trous noirs supermassifs, qui peuvent avoir une masse des millions ou des milliards de fois supérieure à celle du Soleil, mettraient théoriquement des temps bien plus longs que la durée de vie de l’Univers pour s’évaporer complètement. Par conséquent, observer directement ce phénomène dans ces géants est presque impossible avec nos technologies actuelles.

Une nouvelle piste : les « Bocconcini di Buchi Neri »

Certains scientifiques pensent avoir trouvé un moyen de confirmer la théorie de Hawking. Ils suggèrent que lorsque des trous noirs massifs fusionnent, ils produisent de minuscules trous noirs chauds qui sont projetés dans l’espace. Ces petits trous noirs, surnommés « Bocconcini di Buchi Neri » (morceaux de trous noirs), pourraient s’évaporer et exploser sur une échelle de temps beaucoup plus courte et donc observable par l’Homme.

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En outre, les chercheurs estiment qu’un signal distinctif, annonçant le dégonflement et la mort éventuelle de ces trous noirs en raison de l’échappement du rayonnement de Hawking, marquera la fin de leur vie. Francesco Sannino, physicien théoricien à l’université du Danemark méridional, a déclaré que les trous noirs plus lourds que quelques masses solaires sont trop froids pour émettre un rayonnement de Hawking observable. En revanche, les trous noirs plus petits pourraient émettre ce rayonnement. 

L’auteur de la recherche, Giacomo Cacciapaglia, du Centre national français de la recherche scientifique, ajoute que le rayonnement de Hawking n’est émis que par des trous noirs plus petits que la Lune. Ces petits trous noirs pourraient commencer à rayonner immédiatement après leur création et s’évaporer sur une période de temps relativement courte. La zone entourant une fusion de trous noirs produirait une quantité importante de morceaux de trous noirs.

Ces petits trous noirs pourraient s’évaporer et émettre des explosions de rayonnement de haute énergie, connues sous le nom de sursauts gamma. Les chercheurs estiment que ces trous noirs, pesant environ 20 000 tonnes, mettraient environ 16 ans à s’évaporer complètement, tandis que ceux ayant une masse d’environ 100 000 kilotonnes pourraient durer plusieurs centaines d’années. 

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Méthodes de détection

L’évaporation de ces trous noirs générerait des photons d’une énergie extrêmement élevée, dépassant le milliard d’électronvolts (TeV). En comparaison, le plus grand accélérateur de particules du monde, le Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN en Europe, fait entrer en collision frontale des protons d’une énergie totale de 13,6 TeV.

La détection de ces petits trous noirs pourrait se faire grâce à l’observation des ondes gravitationnelles, qui sont des ondulations dans l’espace-temps causées par des événements massifs comme la fusion de trous noirs. Ensuite, les astronomes pourraient utiliser des télescopes à rayons gamma, comme le High-Altitude Water Cherenkov (HAWC) gamma-ray Observatory, qui peut détecter des photons d’une énergie comprise entre 100 gigaelectronvolts (GeV) et 100 TeV, pour suivre ces fusions.

Toutefois, elle nécessite encore beaucoup de travail pour être confirmée. Les chercheurs doivent affiner les modèles de l’émission du rayonnement de Hawking à des énergies très élevées, au-delà de l’échelle du TeV. Cela implique de collaborer avec des physiciens expérimentaux pour rechercher ces signatures uniques dans les ensembles de données existants. Par ailleurs, voici 15 citations inspirantes de Stephen Hawking, ce génie qui a une vision unique sur le monde.

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