Sciences & Techniques: Stephen Hawking et les trous noirs

« décroître (il s'organise de plus en plus).

Or, l'entropie d'un trou noir est directement proportionnelle à sa masse irréductible.

Mais,comme il était convenu que celle-ci ne peut diminuer, son entropie ne peut donc décroître.

Cette contradiction suggère qu'il y a bien uncontact avec l'extérieur sous la forme d'un rayonnement.

Ce qui, bien évidemment, était en violation avec la définition même du trounoir d'où rien ne peut sortir. Le décor était posé pour que la saga des trous noirs, qui ne déchaînait guère les passions des foules, connaisse un rebondissementhistorique et les propulse sur le devant de la scène médiatico-scientifique.

Mais, avant tout, marquons une halte pour prendre le poulsde la physique théorique de ce milieu des années soixante-dix.

La quête du Graal battait son plein, c'est-à-dire la recherche d'une "équation du tout ", d'une théorie qui unifierait les quatre forces fondamentales de l'Univers (forces faible, forte, électromagnétique et gravitationnelle). Déjà, pour unifier les trois premières interactions, les théories se placent à des niveaux d'énergie que seules les premières fractions deseconde de notre Univers ont connus.

La gravitation restait (et reste) rebelle à toute tentative d'unification, car du point de vuemathématique, la mécanique quantique et la relativité générale présentent des incompatibilités fondamentales.

Qu'à cela ne tienne, Hawking se mit en tête qu'il serait du plus grand intérêt de se pencher sur le comportement quantique des trous noirs, ces créationspourtant exclusives de la relativité générale. Ainsi, il montra, en 1975, qu'en tenant compte des effets quantiques les trous noirs émettent un rayonnement, une lueur.

Mais,surtout, que la valeur de cette lueur correspondait bien à ce que prévoyait la thermodynamique classique.

Du même coup, il levait leparadoxe sur l'entropie posé par Bekenstein.

Et en cette même année de grâce, la thermodynamique des trous noirs brillait de sonplus bel effet.

Mais la théorie de Hawking ne prévoit que des émissions de rayonnement indétectables, même à faible distance.

Eneffet, l'intensité de cette lumière est inversement proportionnelle à la masse.

Un trou noir de masse équivalant à plusieurs fois celle denotre Soleil ne dissipe qu'une infime partie de son énergie sur une période de temps de l'ordre de l'âge actuel de l'Univers (soit 15milliards d'années environ). Il reste cependant un espoir que des conséquences de la théorie de Hawking sur la dissipation quantique du trou noir soientperceptibles.

En effet, dans ses calculs, le physicien anglais a considéré que, à l'intérieur du trou noir, toute la matière étaitconcentrée en un seul point.

Or, notre connaissance de la matière très fortement comprimée, au-delà de la densité des noyauxatomiques, est très imparfaite.

Il se pourrait donc qu'il existe, à très petite échelle, une force qui empêche la matière d'atteindre desdensités extrêmes.

Dans ce cas, en reprenant les calculs de Hawking, on trouve que la lumière émise par les trous noirs de tailleastronomique serait beaucoup plus importante.

Faible lueur d'espoir... Après ces travaux, Hawking a délaissé quelque peu les trous noirs pour se consacrer à la cosmologie, c'est-à-dire à une théorie ducomportement et de l'histoire de l'Univers dans son ensemble.

Quelques irréductibles continuent, cependant, à pousser l'explorationde la physique des trous noirs dans ses derniers retranchements. Une des voies explorées est l'étude des infimes vibrations qui apparaissent à la surface d'un trou noir sous l'effet d'une force externetelle qu'un champ électromagnétique.

Mais d'autres abordent des sujets encore plus pointus, comme l'étude des trous noirs endimensions 2, 11 et 26.

Pourquoi pousser si loin ? Ces dimensions, qui correspondent à celles des théories dites des " supercordes ", sont la dernière trouvaille en date pour unifier la gravitation et les trois autres forces fondamentales.

Toujours la recherche du SaintGraal... Si l'aventure des trous noirs n'est pas complètement terminée, elle se confond avec une bonne moitié de l' histoire des sciences physiques de notre siècle.

Hawking y aura participé en les faisant briller, du moins d'un strict point de vue théorique.

Ce que nousréserve le prochain siècle est imprévisible en ce domaine.

La meilleure surprise (ô combien attendue) serait l'observation d'un de cesastres monstrueux. (1) Astrophysiciens à l'observatoire de Meudon , auteur du remarquable ouvrage Les trous noirs , éd.

Seuil, coll.

" Points sciences ". Les bébés univers naissent dans les trous noirs Les lois de la physique sont symétriques par rapport au temps.

Donc, s'il existe des objets, les trousnoirs, dans lesquels les choses peuvent tomber mais dont elles ne peuvent s'échapper, il doit existerd'autres objets dont les choses peuvent sortir mais où elles ne peuvent entrer.

On pourrait baptiser cesobjets " trous blancs ".

On peut se demander si, en sautant quelque part dans un trou noir, on ressortiraitailleurs d'un trou blanc.

Ce serait le moyen idéal pour voyager à grande distance.

Il suffirait de trouver untrou noir à proximité. Au départ, cette forme de voyage spatial paraissait possible.

Il existe des solutions de la théorie de la relativité générale d' Einstein selon lesquelles il est possible de tomber dans un trou noir pour ressortir d'un trou blanc.

Cependant, des travaux plus récents ont montré que ces solutions étaient toutes très instables : lamoindre perturbation, par exemple celle causée par la présence d'un vaisseau spatial, détruirait le " trou de ver ", ou passage menantdu trou noir au trou blanc.

Le vaisseau spatial serait mis en pièces par des forces infiniment puissantes.

Ce serait comme de se jeterdans les chutes du Niagara à l'intérieur d'une barrique.. »