Théorie: Et si, en réalité, les trous noirs n'existaient pas ?

Publié par Michel le 24/06/2007 à 00:00
Source: New Scientist Space / SpaceRef.com / Case Western Reserve University
Illustration: NASA
Les trous noirs pourraient ne pas exister - ou du moins pas de la façon dont les scientifiques se l'imaginent, masqué par un "horizon des événements" impénétrable. Une nouvelle étude, déjà controversée, pourrait conduire à supprimer cet horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre...), et par là même résoudre un paradoxe (Un paradoxe est une proposition qui contient ou semble contenir une contradiction logique, ou un...) préoccupant de la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...).

L'horizon des événements (L'horizon des événements est constitué par la région de l'espace-temps dans laquelle un...) est censé représenter la limite au delà de laquelle plus rien ne peut échapper à la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) du trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense...). Selon la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) générale de la relativité, même la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) est piégée à l'intérieur de l'horizon, et aucune information sur ce qui est tombé dans le trou ne peut jamais plus s'en échapper. L'information semble être partie "en dehors" de l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.).

Et ceci est en contradiction (Une contradiction existe lorsque deux affirmations, idées, ou actions s'excluent mutuellement.) avec les équations de la mécanique quantique (La mécanique quantique est la branche de la physique qui a pour but d'étudier et de...), qui préservent toujours l'information. Comment résoudre ce conflit ?

Les chercheurs ont proposé par le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble...) que l'information pourrait revenir en arrière très lentement. Elle pourrait être encodée dans un flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments...) des particules appelé la "radiation (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se...) de Hawking", qui résulterait de "l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein...)" entre l'horizon des événements et "l'écume quantique" toujours présente dans l'espace.

Mais d'autres scientifiques pensent que l'information pourrait en fait n'avoir jamais été perdue. Tanmay Vachaspati et ses collègues de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) Case Western Reserve de Cleveland, ont tenté de prédire ce qui se produit quand un trou noir se forme. En utilisant une nouvelle approche mathématique, ils ont suivi un bloc de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) en train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de...) de s'effondrer et tenté de prévoir ce qu'un observateur éloigné verrait.

Ils ont constaté que la gravité de la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) s'effondrant commence par perturber le vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) quantique, en produisant ce qu'ils ont appelé un rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de...) de "pré-Hawking". Ce rayonnement réduit alors la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) masse/énergie totale de l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) - de sorte qu'il ne devient jamais assez dense pour former un horizon des événements et un véritable trou noir. Selon Vachaspati, "les trous noirs n'existent pas ; il y a seulement des étoiles qui tendent à devenir des trous noirs sans jamais y parvenir."


La notion standard de trou noir inclut un "horizon des événements" au delà duquel
rien ne peut s'échapper. Mais une étude nouvelle suggère que la matière qui s'effondre
ne puisse jamais devenir suffisamment dense pour former cet horizon des événements,
et que c'est en fait une "étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une...) noire" qui se formerait

Ces "étoiles noires" ressembleraient beaucoup à des trous noirs, indique Vachaswati. Du point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et...) d'un observateur éloigné, la gravité déformerait l'écoulement apparent du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) de sorte que la matière tombant vers l'intérieur ralentisse. Et lorsqu'elle parviendrait à l'endroit où l'horizon devrait se situer, la matière s'étiolerait, sa lumière serait étirée sur des longues longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) si grandes par la gravité de l'objet qu'elle en deviendrait pratiquement indétectable.

Mais parce que le rayonnement de pré-Hawking empêcherait la formation d'un trou noir avec un véritable horizon des événements, la matière ne s'évanouirait jamais complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou...). Et comme aucune information ne serait plus séparée du reste de l'univers, le paradoxe de l'information perdue n'existe plus.

Controverse

L'idée fait cependant face à l'opposition de la part d'autres physiciens théoriques. "Je suis en total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un...) désaccord" affirme le Prix Nobel Gerard 't Hooft Nobel de l'université d'Utrecht aux Pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue...) Bas. "Le processus décrit ne peut en aucune façon produire assez de rayonnement pour faire disparaître un trou noir aussi rapidement." Selon lui, l'horizon des événements se forme bien avant que le trou ne s'évapore. Steve Giddings de l'université de Californie (L'université de Californie est une université américaine, fondée en 1868, dont...) à Santa Barbara, est également sceptique: "Des résultats déjà bien compris sont apparemment en conflit avec cette hypothèse", dit-il.

Il pourrait exister un moyen de tester cette nouvelle théorie. Le LHC (Large Hadron (Un hadron est un composé de particules subatomiques régi par l'interaction forte. Dans le...) Collider) en voie d'achèvement au CERN pourrait être capable de générer des trous noirs microscopiques ou, si Vachaspati a vu juste, des étoiles noires. A la différence des trous noirs gigantesques de l'espace, ces objets microscopiques se vaporiseraient rapidement. La distribution des énergies de leur rayonnement pourrait révéler si un horizon des événements se forme.

D'un autre coté, des étoiles noires entrant en collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de...) dans l'espace pourraient révéler elles-mêmes leur identité puisque, comme Vachaspati l'indique, non seulement l'événement produirait des ondes gravitationnelles (comme pour une collision entre deux trous noirs) mais également des rayons gamma. Le scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) propose d'ailleurs qu'elles pourraient être responsables de certains des éclats de rayons gamma (GRB) observés par les astronomes.


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