Selon la mécanique quantique, un état de vide est peuplé de paires de particules virtuelles subissant des processus de création et d’annihilation spontanés. Ces fluctuations quantiques peuvent se transformer en véritables paires de particules en présence d’un champ de fond. L’exemple le plus frappant d’un tel processus est l’effet Schwinger prédisant la création de paires de particules chargées en présence d’un champ électrique. Dans de nouvelles recherches, des astrophysiciens de l’Université Radboud montrent l’existence d’un mécanisme local de production de particules gravitationnelles dans des espaces-temps courbes similaires à l’effet Schwinger pour les champs électriques.
Wondrak et al. présentent une nouvelle voie pour l’évaporation des trous noirs en utilisant une approche de noyau de chaleur analogue à l’effet Schwinger. Crédit image : Sci.News.
“En utilisant une combinaison intelligente de la physique quantique et de la théorie de la gravité d’Einstein, Stephen Hawking a fait valoir que la création et l’annihilation spontanées de paires de particules doivent se produire près de l’horizon des événements”, ont déclaré Michael Wondrak, scientifique à l’Université Radboud, et ses collègues.
“Une particule et son antiparticule sont créées très brièvement à partir du champ quantique, après quoi elles s’annihilent immédiatement.”
“Mais parfois une particule tombe dans le trou noir, puis l’autre particule peut s’échapper – le rayonnement de Hawking.”
“Selon Hawking, cela finirait par entraîner l’évaporation des trous noirs.”
Dans leur nouvelle recherche, les chercheurs ont revisité ce processus et ont cherché à savoir si la présence d’un horizon des événements est en effet cruciale.
Ils ont combiné des techniques issues de la physique, de l’astronomie et des mathématiques pour examiner ce qui se passe si de telles paires de particules sont créées dans l’environnement des trous noirs.
Ils ont démontré que de nouvelles particules peuvent également être créées bien au-delà de cet horizon.
“Nous démontrons qu’en plus du rayonnement Hawking bien connu, il existe également une nouvelle forme de rayonnement”, a déclaré le Dr Wondrak, premier auteur de l’étude.
“Nous montrons que bien au-delà d’un trou noir, la courbure de l’espace-temps joue un rôle important dans la création de rayonnement”, a ajouté le co-auteur, le Dr Walter van Suijlekom.
“Les particules y sont déjà séparées par les forces de marée du champ gravitationnel.”
Alors qu’on pensait auparavant qu’aucun rayonnement n’était possible sans l’horizon des événements, les auteurs ont découvert que cet horizon n’était pas nécessaire.
“Cela signifie que les objets sans horizon des événements, tels que les restes de vieilles étoiles et d’autres grands objets de l’Univers, ont également ce type de rayonnement”, a déclaré le co-auteur, le Dr Heino Falcke.
“Et, après une très longue période, cela conduirait à l’évaporation de tout 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.”
L’article de l’équipe a été publié dans la revue Lettres d’examen physique.
