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Interview : un trou noir peut-il exploser ?

VidéoClassé sous :trou noir , astrophysique , cosmologie

Un trou noir est un objet céleste difficile à observer directement. L'intensité de son champ gravitationnel est si intense qu'il empêche en théorie toute forme de matière ou de rayonnement de s'échapper. Peut-il exploser ? C'est la question que Futura-Sciences a posée à Aurélien Barrau, astrophysicien spécialisé en cosmologie et auteur du livre Des univers multiples.

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Les trous noirs sont caractérisés par un « horizon », dépourvu de matérialité mais que l'on peut franchir. Ce sont des parangons de l'espace-temps, des objets paroxystiques mais aujourd'hui bien compris. Ils fascinent notre imagination. Par exemple, en leur cœur, l'espace se change en temps et le temps en espace. La singularité centrale, le point qui se trouve au centre de l'astre, est en quelque sorte un achèvement du temps. La vitesse d'un corps en chute libre sur un trou noir mesurée par l'observateur local, au voisinage de l'«horizon», serait la plus grande possible, c'est-à-dire la vitesse de la lumière. Mais le même phénomène observé de loin apparaîtrait comme se déroulant à une vitesse nulle, l'objet étant comme figé à la surface du trou noir. Ces deux descriptions peuvent sembler antagonistes mais sont pourtant compatibles dans une acception relativiste.

D'un point de vue classique, la réponse est donc claire : les trous noirs ne peuvent pas exploser. Tout ce qui dépasse l'horizon du trou noir ne peut s'en échapper.

Les trous noirs obéissent-ils à la mécanique quantique ?

Le vide en mécanique quantique n'est pas réellement vide. Tout le temps, autour de nous, partout, à chaque instant, des paires de particules et d'antiparticules sont créées à partir de rien. Le trou noir va se coupler avec ces fluctuations quantiques du vide. De la même manière que par effet de marée, la Lune déforme les océans à la surface de la Terre, le champ gravitationnel du trou noir va induire une force sur ces paires de particules et d'antiparticules, qui aura tendance à briser la paire. L'un des corpuscules tombe dans le trou noir, l'autre s'échappe vers l'infini. L'observateur qui regarde ce trou noir couplé à la mécanique quantique voit donc effectivement un bain de particules émergeant de l'astre. C'est l'effet Hawking. À cause de lui, les trous noirs s'évaporent. C'est effectivement un processus explosif car il est de plus en plus rapide. En effet, à mesure que le trou noir perd de la masse, sa température augmente et il s'évapore de plus en plus vite. Ce phénomène n'a jamais été observé car il ne concerne pas les trous noirs massifs, mais uniquement les micro trous noirs dont l'existence est spéculative.

© Futura-Sciences