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Les vrais trous noirs n’existeraient pas : ce que change la dernière théorie de Stephen Hawking

4 février 2014

ImageLe célèbre scientifique Stephen Hawking vient de publier un article dans lequel il « réconcilie », au sujet des trous noirs, les partisans théorie de la relativité et les physiciens quantiques. 

 

Atlantico : Depuis des années, deux camps s’opposent sur la question des trous noirs. Quelles sont les deux principales théories sur ce sujet ? En quoi s’opposent-elles ?

 

Jean-Pierre Luminet : Ce qui s’oppose, c’est tout simplement les deux théories de la physique fondamentale que sont la physique quantique et la relativité générale. Elles ne sont pas compatibles, elles ne se recoupent pas sauf dans quelques cas particuliers, comme les trous noirs ou la description de l’éventuel big bang. Les deux camps ne s’opposent pas donc pas uniquement sur les trous noirs : sur ce sujet, le problème clé est ce qu’on appelle le paradoxe de l’information. Le trou noir classique est censé n’émettre aucun rayonnement. A l’inverse, le trou noir quantique décrit initialement par Stephen Hawking émet des rayonnements et est censé s’évaporer. 

 

Le paradoxe est là : à partir du moment où un trou noir se forme, il avale une quantité extraordinairement grande d’informations. La grande question qui se pose est donc de savoir si, lorsque le trou noir s’évapore suite à des processus quantiques, l’information est totalement restituée à l’univers extérieur. Hawking et d’autres avaient formulé l’hypothèse que seulement une partie était restituée et que l’autre était irrémédiablement perdue. Les spécialistes de la physique quantique, eux, savent qu’un système quantique ne peut pas perdre d’information. Là tient l’opposition.

 

Elle a débouché sur ce qu’on appelle « l’horizon ». Pour certains spécialistes de la physique quantique, il y aurait à la surface d’un trou noir un « firewall », un « mur » de lumière, un « mur » extraordinairement énergétique. Pour les autres, cet « horizon » n’est pas imperméable de l’intérieur.

 

Stephen Hawking a estimé dans un article publié sur le site scientifique ArXiv, que les trous noirs, comme les deux camps les décrivent, n’existeraient pas. La réalité se situerait plus vraisemblablement entre les deux options. Quelle est la théorie de Stephen Hawking ? Que change-t-elle dans notre perception des trous noirs ?

 

Ce débat concernent essentiellement les différentes écoles de théoriciens mais il reste important pour l’élaboration des futures théories. Hawking et d’autres ont publié beaucoup de papiers sur les trous noirs. Aujourd’hui, Stephen Hawking prétend faire la distinction entre le vrai horizon des événements – la surface d’un trou noir – et l’horizon apparent, ce qui n’est absolument pas une invention puisque l’on connait cet horizon apparent depuis 30 ans. Mais encore une fois, cette théorie ne résout rien. Il faudrait pour cela une vraie théorie quantique de la gravitation, et aujourd’hui, personne ne l’a.

 

L’idée de Hawking n’est donc pas révolutionnaire. Elle ne change pas notre perception des trous noirs et ça ne change pas le paradoxe du « firewall ». Ce qui est important, c’est que cette théorie peut servir de base, d’autant que les trous noirs sont justement à l’interface entre la gravité et la physique quantique, du moment qu’ils sont suffisamment petits.

 

Or on sait aujourd’hui qu’il y a des trous noirs absolument gigantesques dans l’univers, qui font plusieurs milliards de fois la masse du soleil. Quand on est près de la surface, à l’horizon des événements, la gravité est 100 000 fois plus faible que la pesanteur terrestre. Ce sont des objets qui n’ont rien de quantique et donc on voit mal comment ils pourraient produire des phénomènes quantiques.

 

D’une manière générale, à quoi ressemble un trou noir ? Comment le décrire ? En existe-t-il à proximité de notre système solaire ?

 

On sait aujourd’hui les effets que peuvent avoir les trous noirs sur le paysage cosmique. L’une des spécificités du trou noir est qu’il n’a pas de surface solide. C’est un horizon au-delà duquel les événements disparaissent et on ne peut plus les observer.

 

Les trous noirs se forment par effondrement gravitationnel d’une étoile massive. En moyenne, une étoile sur 10 000 peut former un trou noir. Les autres ne sont pas suffisamment massives. Les étoiles susceptibles de créer un trou noir sont donc relativement éloignées de notre système solaire. Il y a une trentaine environ de « candidats trous noirs » et le plus proche est à plusieurs milliers d’années-lumière. Il n’y a donc aucun risque pour qu’un trou noir se balade dans les parages.

 

 

 

[1] Atlantico.fr, 31 janvier 2014

 

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Georges Vignaux

 

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