En 1974, Stephen Hawking a fait la découverte fondamentale que les trous noirs émettent un rayonnement thermique. Avant cela, on pensait que les trous noirs étaient inertes. Dans une nouvelle étude, un duo de chercheurs du département de physique et d’astronomie de l’université du Sussex montre que les trous noirs sont en fait des systèmes thermodynamiques encore plus complexes, avec non seulement une température mais aussi une pression.
Une impression d’artiste d’un trou noir. Crédit photo : Sci-News.com / Zdeněk Bardon / ESO.
Xavier Calmet, professeur à l’Université du Sussex, et Folkert Kuipers, étudiant en doctorat, étaient perplexes face à un chiffre supplémentaire qui apparaissait dans les équations qu’ils exécutaient sur les corrections gravitationnelles quantiques de l’entropie d’un trou noir de Schwarzschild ou statique.
Au cours d’une discussion sur ce curieux résultat, ils se sont rendu compte que ce qu’ils voyaient se comportait comme une pression.
Après d’autres calculs, ils ont confirmé leur découverte passionnante que la gravité quantique peut conduire à une pression dans les trous noirs de Schwarzschild.
“Notre découverte que les trous noirs de Schwarzschild ont une pression ainsi qu’une température est d’autant plus excitante qu’elle a été une surprise totale”, a déclaré le professeur Calmet.
“Je suis ravi que les recherches que nous menons sur la gravité quantique aient permis aux communautés scientifiques de mieux comprendre la nature des trous noirs.”
“L’intuition historique de Hawking selon laquelle les trous noirs ne sont pas noirs mais ont un spectre de rayonnement très similaire à celui d’un corps noir fait des trous noirs un laboratoire idéal pour étudier l’interaction entre la mécanique quantique, la gravité et la thermodynamique.”
“Si l’on considère les trous noirs dans le cadre de la seule relativité générale, on peut montrer qu’ils présentent en leur centre une singularité où les lois de la physique telles que nous les connaissons doivent s’effondrer.”
“On espère que lorsque la théorie quantique des champs sera incorporée à la relativité générale, nous pourrons trouver une nouvelle description des trous noirs.”
“Notre travail est un pas dans cette direction, et bien que la pression exercée par le trou noir que nous étudiions soit minuscule, le fait qu’elle soit présente ouvre de multiples nouvelles possibilités, couvrant l’étude de l’astrophysique, la physique des particules et la physique quantique.”
“Il est passionnant de travailler sur une découverte qui fait progresser notre compréhension des trous noirs”, a déclaré Kuipers.
“Le moment où nous avons réalisé que le résultat mystérieux de nos équations nous disait que le trou noir que nous étudiions avait une pression – après des mois de lutte – était exaltant.”
“Notre résultat est une conséquence de la recherche de pointe que nous entreprenons en physique quantique et il éclaire d’un jour nouveau la nature quantique des trous noirs.”
L’article de l’équipe a été publié dans le journal Physical Review D.
