Essayez de vous échapper d’un trou noir et vous serez brûlé vif, prévient un nouvel article

Selon des physiciens, l’horizon des événements d’un trou noir est soit un vide faussement paisible, soit un paysage d’enfer enflammé, selon la distance à laquelle on s’en approche.

L’existence de ce mur de feu à l’horizon des événements est devenue l’une des questions les plus controversées de la physique théorique de ces dernières années. Deux scientifiques de l’université de Victoria, en Colombie-Britannique (Canada), viennent de s’immiscer dans le débat avec un nouvel article controversé qui propose deux réalités différentes pour un trou noir, en fonction de votre point de vue.

Mais d’abord, quelques informations de base pour vous mettre à niveau. Le pare-feu du trou noir est un phénomène hypothétique dans lequel un objet génère tellement d’énergie en passant au-dessus de l’horizon des événements qu’il crée un véritable mur de flammes qui engloutit tout ce qui se trouve sur son passage. Proposée en 2012, l’hypothèse cherche à résoudre un problème fondamental avec l’explication la plus largement acceptée de ce qui arrive à la matière lorsqu’elle rencontre un trou noir.

Le problème est le suivant. Dans les années 1970, les physiciens théoriciens Stephen Hawking et Jacob Bekenstein ont montré que les trous noirs émettent un rayonnement depuis l’horizon des événements, connu aujourd’hui sous le nom de rayonnement de Hawking. Ils ont proposé qu’une seule émission de rayonnement de Hawking implique deux particules mutuellement enchevêtrées qui se forment près de l’horizon des événements. L’une tombe dans le trou noir, tandis que l’autre est renvoyée dans l’univers sous forme de rayonnement.

Sur une très longue période de temps, toute cette masse qui s’échappe provoque l’évaporation du trou noir et, comme la mécanique quantique stipule que l’information dans l’Univers ne peut jamais être détruite de manière irréversible, Hawking et Bekenstein ont proposé que l’information qui a été retenue par le trou noir mourant sorte finalement sous forme de rayonnement de Hawking.

Mais c’est là que les choses se compliquent, car les particules qui sortent sous forme de rayonnement à ces stades tardifs de la vie du trou noir doivent encore être enchevêtrées quantiquement avec le rayonnement qui a été expulsé auparavant. Mais maintenant qu’elles sont la particule sortante, elles doivent également être enchevêtrées quantiquement avec un partenaire entrant, ce qui va à l’encontre d’un principe fondamental appelé “monogamie de l’intrication”.

La monogamie de l’intrication stipule que les particules sortantes émises par un trou noir en cours d’évaporation ne peuvent pas être totalement intriquées avec deux systèmes indépendants en même temps. Ainsi, d’une part, ces particules doivent avoir des relations d’intrication polygames, et non monogames, mais d’autre part, elles ne peuvent absolument pas, selon notre compréhension actuelle des lois de la physique.

Nous nous trouvons donc dans une situation impossible, et la seule façon de résoudre ce soi-disant paradoxe de l’information était d’admettre que l’une des trois théories fondamentales de la physique qui jouent toutes un rôle dans ce scénario est fausse : la théorie générale de la relativité d’Einstein ; le principe d’équivalence, qui fait partie de son unité, qui fait partie de la physique quantique ; ou la théorie quantique des champs existante .

“Pour résoudre le paradoxe, l’un des trois doit être sacrifié, et personne n’arrive à se mettre d’accord sur celui qui doit passer à la moulinette”, explique Jennifer Oulette sur le site Scientific American.

C’est là qu’intervient le pare-feu des trous noirs. Proposée pour la première fois par un groupe de physiciens dirigé par Joseph Polchinski de l’université de Californie à Santa Barbara, l’hypothèse est que cette intrication polygame existe, mais qu’elle est en quelque sorte brisée dès sa formation, ce qui créerait des quantités extrêmes d’énergie à l’horizon des événements, donnant littéralement naissance à un mur de flammes.

La proposition a suscité une grande colère dans la communauté de la physique théorique, et pas seulement parce que si elle est vraie, cela signifie qu’il y a quelque chose de très mauvais dans la théorie générale relative d’Einstein. “Un pare-feu ne peut tout simplement pas apparaître dans l’espace vide, pas plus qu’un mur de briques ne peut apparaître soudainement dans un champ vide et vous frapper en plein visage”, a déclaré en 2012 Raphael Bousso, un théoricien des cordes de l’université de Californie à Berkeley.

Et pourtant, il n’a pas été facile de la réfuter. “S’il y a une erreur dans l’argument du pare-feu, l’erreur n’est pas évidente. C’est la marque d’un bon paradoxe scientifique”, déclare M. Oulette.

Aujourd’hui, le pare-feu des trous noirs reste le mouton noir dont de nombreux physiciens théoriques veulent se débarrasser, mais qu’ils n’ont pas réussi à convaincre, en raison de tous les paradoxes en jeu. Aujourd’hui, les physiciens Werner Israel et Karun Thanjavur, de l’université de Victoria en Colombie-Britannique, ont publié un article pré-imprimé dans lequel ils affirment que ce pare-feu pourrait apparaître près de l’horizon des événements, mais ils proposent une toute nouvelle explication de sa cause :

Anil Ananthaswamy explique sur New Scientist :

“Pour ne pas bouger à l’horizon d’un trou noir, il faut continuer à s’en éloigner en accélérant. Selon un phénomène appelé “effet Unruh”, l’accélération donne l’impression que l’espace vide autour de vous se réchauffe. En accélérant pour s’éloigner d’un trou noir de masse solaire, cette température peut atteindre 1 010 kelvins, explique Israël.

vous avez l’impression d’être englouti par les flammes”, explique-t-il. c’est votre pare-feu personnel”

Mais pour quiconque n’est pas assis sur l’horizon des événements, la réalité serait très différente, proposent-ils. “Nous soutenons que la création de paires de Hawking est entièrement un processus à faible énergie dans lequel les enchevêtrements n’apparaissent jamais”, concluent les chercheurs dans leur article publié en ligne sur arXiv.org.

En gros, ce qu’ils disent, c’est qu’il n’y a qu’une seule réalité pour un “observateur” assis sur l’horizon des événements – une mort horrible et ardente, qui n’est pas causée par la rupture d’enchevêtrements polygames. “Ces observateurs sont chauffés par le rayonnement d’accélération à la température d’Unruh et voient la création de paires à l’horizon comme un phénomène à haute énergie”, proposent-ils

Et puis une toute autre réalité existe pour un observateur très distant – un processus de basse énergie qui ne donne pas lieu à l’intrication quantique.

Il n’y a qu’en physique théorique que l’on peut proposer deux réalités différentes de la sorte sans sourciller.

L’article doit encore faire l’objet d’un examen par les pairs et d’autres scientifiques vont probablement s’en offusquer dans les semaines à venir. Steve Giddings, de l’université de Californie, a ainsi déclaré au New Scientist que la théorie quantique standard ne soutenait pas toutes leurs affirmations. Mais le paradoxe de l’information existe toujours, et toute tentative sérieuse de faire en sorte que les physiciens théoriques proposent des solutions et en débattent est un exercice valable – et un exercice génial à suivre pour nous.

“Nous avons une indication que nous avons besoin d’un nouveau mécanisme, d’un nouvel ingrédient à l’histoire”, dit Giddings.