Selon une théorie populaire de Stephen Hawking, les trous noirs s’évaporent avec le temps, perdant progressivement de la masse sous la forme d’un étrange type de rayonnement alors que leur horizon des événements fait des ravages sur les champs quantiques environnants.
Mais il s’avère que la pente dramatique de l’horizon des événements n’est peut-être pas si importante pour ce processus après tout. Selon de nouvelles recherches menées par les astrophysiciens Michael Wondrak, Walter van Suelekom et Heino Falk de l’Université Radboud aux Pays-Bas, une baisse suffisamment prononcée de la courbure de l’espace-temps pourrait faire de même.
Cela signifie que le rayonnement de Hawking, ou quelque chose de très similaire, peut ne pas se limiter aux trous noirs. Il pourrait être partout, ce qui signifie que l’univers s’évapore très lentement sous nos yeux.
« Nous le montrons » Wondrak ditEn plus du rayonnement de Hawking bien connu, il existe également une nouvelle forme de rayonnement.
Le rayonnement de Hawking est quelque chose que nous n’avons jamais pu observer, mais la théorie et les expériences suggèrent que c’est plausible.
Voici une explication très simplifiée de son fonctionnement. Si vous savez quelque chose sur les trous noirs, ce sont probablement des insectes cosmiques, dévorant tout ce qui se trouve à proximité avec la force de gravité, avec une fin implacable, n’est-ce pas ?
Eh bien, dans une certaine mesure, c’est le cas, mais les trous noirs n’ont pas plus d’attraction gravitationnelle que tout autre objet de masse équivalente. Ce qu’ils ont, c’est la densité : beaucoup de masse entassée dans un très, très petit espace. À une certaine distance d’un objet aussi dense, la force de gravité devient si forte que la vitesse de fuite – la vitesse nécessaire pour s’échapper – est impossible. Et même la vitesse de la lumière dans le vide, qui est la chose la plus rapide de l’univers, ne suffit pas. Cette proximité est connue sous le nom d’horizon des événements.
Hawking a montré mathématiquement que les horizons des événements peuvent être recouverts par un mélange complexe de des hauts et des bas Ondulation à travers le chaos des champs quantiques. Les ondes qui normalement s’annulent ne le font plus, entraînant un déséquilibre de potentiel qui produit de nouvelles particules.
L’énergie contenue dans ces particules générées spontanément est directement reliée au trou noir. Les petits trous noirs verront des particules de haute énergie se former près de l’horizon des événements, ce qui emportera rapidement de grandes quantités d’énergie du trou noir et fera disparaître rapidement l’objet dense.
Les grands trous noirs brillent d’une lumière froide d’une manière difficile à détecter, ce qui fait que le trou noir perd progressivement son énergie en tant que masse sur une plus longue période de temps.
une Un phénomène très similaire se produit hypothétiquement dans les champs électriques. Connu sous le nom d’effet Schwinger, des fluctuations suffisamment fortes dans un champ électrique quantique peuvent perturber l’équilibre des particules virtuelles électron-positon, provoquant l’éclatement de certaines. Contrairement au rayonnement Hawking, l’effet Schwinger n’a pas besoin d’horizon – juste un champ puissant surprenant.
Wondrak et ses collègues se sont demandé s’il y avait une façon dont les particules apparaissent dans l’espace-temps courbe qui était similaire à l’effet Schwinger. Wondrak et ses collègues ont reproduit mathématiquement le même effet dans une gamme de conditions gravitationnelles.
« Nous montrons que loin du trou noir, la courbure de l’espace-temps joue un rôle important dans la cause du rayonnement. » explique van Suijlekom. « Les particules y sont déjà séparées par les forces de marée du champ gravitationnel. »
Tout ce qui est suffisamment massif ou dense peut produire une courbure significative de l’espace-temps. Fondamentalement, le champ gravitationnel de ces objets provoque une déformation de l’espace-temps. Les trous noirs en sont l’exemple le plus extrême, mais l’espace-temps se courbe également autour d’autres étoiles mortes denses comme les étoiles à neutrons et les naines blanches, ainsi que des objets extrêmement massifs comme les amas de galaxies.
Les chercheurs ont découvert que dans ces scénarios, la gravité peut encore affecter suffisamment les fluctuations des champs quantiques pour provoquer de nouvelles particules très similaires au rayonnement de Hawking, sans avoir besoin d’un stimulus d’horizon des événements.
« Cela signifie que les objets qui n’ont pas d’horizon des événements, tels que les restes d’étoiles mortes et d’autres grands objets dans l’univers, ont également ce type de rayonnement », Falk dit.
« Et après très longtemps, il finira par tout évaporer dans l’univers, tout comme les trous noirs. Cela change non seulement notre compréhension du rayonnement de Hawking, mais aussi notre vision de l’univers et de son avenir. »
Cependant, vous n’avez pas à vous soucier de l’avenir proche. Il faudrait un trou noir égal à la masse du Soleil (le diamètre de l’horizon des événements 6 kilomètres seulement Ou 3,7 milles, soit dit en passant) dix64 années Évaporer.
Nous avons du temps à tuer avant de disparaître tous dans une froide explosion de lumière.
Recherche publiée dans Lettres d’examen physiqueet est disponible sur arXiv.
