La température d’un trou noir acoustique a enfin été mesurée : le paradoxe prédit par Hawking se vérifie

Pour la première fois, la température d’un trou noir acoustique a été prise. Des physiciens de l’Institut de technologie d’Israël ont découvert qu’elle était de 0,35 milliardième d’un kelvin. Au-délà du chiffre, la découverte est surtout importante car elle va dans le sens des prédictions établies par Stephen Hawking. La recherche a été publiée dans la revue Nature le 30 mai 2019.

La mesure n’a pas été effectuée dans l’espace sur un trou noir, comme M87*, celui qui a été photographié. Les tests ont eu lieu dans un laboratoire, où un « trou noir analogue » a été créé. La découverte de sa température vient renforcer un paradoxe mis en évidence par Hawking : il avait montré que les trous noirs ne le sont pas totalement. Ils émettent des particules et peuvent s’évaporer (jusqu’à disparaitre totalement).

Une représentation d'un trou noir.

Source : Wikimedia/CC/XMM-Newton, ESA, NASA (photo recadrée)

En quoi consiste ce paradoxe de l’information ?

Ce phénomène se produit sous la forme d’un rayonnement, dit rayonnement de Hawking. Il est observable à proximité de l’horizon des événements, c’est-à-dire la limite du trou noir… au-délà de laquelle rien n’est censé sortir du trou, si l’on en croit la relativité générale. L’idée qu’un trou noir puisse émettre un rayonnement semble alors contre-intuitive. Selon la mécanique quantique, l’information prisonnière d’un trou noir ne peut pas être détruite. Elle ne peut pas non plus s’échapper dans le rayonnement thermique. Si le trou noir s’évapore, les informations seraient pourtant perdues, selon la relativité générale. C’est ce qu’on appelle le « paradoxe de l’information ».

Quelle est la différence entre un trou noir classique et le « trou noir acoustique » créé de toutes pièces dans le laboratoire des scientifiques ? Comme son nom l’indique, un trou noir ne diffuse pas de lumière : la lumière happée par cet objet ne peut pas s’en échapper. Un trou noir acoustique fonctionne selon le même principe, sauf qu’il retient le son et non la lumière.

Si un trou noir peut s'évaporer, les informations qu'il contient disparaissent-elles ?

Source : Pixabay (photo recadrée)

Le trou noir acoustique a été créé à partir d’atomes de rubidium (un métal argenté) refroidis. Ce sont eux qui ont servi à imiter la gravité qui empêche la lumière de quitter un trou noir, en piégeant ici les ondes sonores. On savait déjà que le rayonnement de Hawing pouvait s’échapper des trous noirs acoustiques, mais aucune température n’avait été mesurée jusqu’à présent.

Il faudrait mesurer la température d’un vrai trou noir

Cette découverte marque un tournant dans la thermodynamique des trous noirs, un domaine de l’étude des trous noirs qui a posé l’hypothèse que l’on peut mesurer la température de ces objets célestes. « Le rayonnement thermique de Hawking suggère que presque aucune information ne sort d’un véritable trou noir, ce qui est à la base du paradoxe de l’information », concluent les chercheurs dans leur étude.

Comme le fait observer ScienceNews, il n’est pas sûr que cette mesure de la température d’un trou noir acoustique permette de résoudre le paradoxe de l’information. Il faudrait pour cela pouvoir mesurer la température d’un véritable trou noir créé par la gravité, ce qui s’avère hautement plus complexe.