L’évaporation des trous noirs

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Imaginons qu’un électron virtuel et son antiparticule surgissent du vide et apparaissent à proximité du rayon de Schwartzschild d’un trou noir. Il est tout à fait possible que l’électron plonge très rapidement dans le trou noir et y disparaisse, mais que son antiparticule réussisse à échapper au piège. Dans ce cas, l’antiélectron virtuel, qui aurait rapidement dû s’annihiler avec son compagnon, n’est plus en mesure de la faire. Il va donc errer un certain temps et finir par rencontrer un autre électron virtuel créé dans des circonstances similaires. A ce moment, les deux particules peuvent s’annihilent et donner naissance à des photons.

Le processus précédent conduit, à partir de particules virtuelles nées temporairement d’une fluctuation d’énergie, à des photons bien réels qui possèdent une énergie ordinaire. Ceci peut à première vue sembler contraire aux lois de la physique car de l’énergie est créée à partir de rien. En fait, Stephen Hawking a montré que ce n’est pas le cas. Entre leur création et leur annihilation, les particules virtuelles peuvent entrer dans le monde réel car elles volent un peu d’énergie gravitationnelle au trou noir. Pour ce dernier, le processus se traduit par une légère diminution d’énergie donc de masse, d’où le nom d’évaporation.

L’explosion d’un trou noir

Bien qu’extrêmement lente, l’évaporation d’un trou noir ne dure pas éternellement. Avec le temps, la masse diminue, la température augmente, donc également le taux d’évaporation. Lorsque la masse commence à devenir très faible, la température augmente rapidement et l’évaporation atteint une vitesse foudroyante. Finalement, le processus se termine avec une explosion qui marque la disparition du trou noir.

La durée totale du phénomène d’évaporation dépend de la masse du corps considéré. Plus un trou noir est gros, plus sa température et son taux d’évaporation sont faibles, donc plus sa durée de vie est grande. On estime ainsi que les trous noirs résidus d’étoiles disparaîtront d’ici 1065 ans (le chiffre 1 suivi de 65 zéros), les trous noirs supermassifs dans 1090 ans et les plus massifs dans 10100 ans.

question ? Donc peut-être que le phénomène est la source de la matière noir et de l’énergie sombre qui fait tourné les galaxies.