Source : Pour La Science

En utilisant le signal des ondes gravitationnelles émises par la première fusion de trous noirs détectée par les interféromètres géants Ligo et Virgo, une équipe a confirmé que l’aire d’un tel objet ne peut que croître.

Les trous noirs sont des objets d’une complexité extraordinaire. Une théorie quantique de la gravitation serait nécessaire pour décrire la singularité qu’un trou noir cache derrière son « horizon des événements ». Ce dernier est la frontière de non-retour pour celui qui le franchirait. Ne pouvant se déplacer à une vitesse supérieure à celle de la lumière, il serait prisonnier de la force gravitationnelle du trou noir. Mais, d’un autre côté, ces objets suivent des principes relativement simples, dictés par les lois de la thermodynamique, qui relient notamment l’aire de l’horizon des événements à la masse ou l’entropie du trou noir. Maximiliano Isi, du MIT (l’institut de technologie du Massachusetts) et de la collaboration Ligo, et ses collègues viennent de tester l’un de ces principes.

En 1973, les physiciens Jacob Bekenstein, James Bardeen, Brandon Carter, puis Stephen Hawking ont reformulé les lois de la thermodynamique classique dans le cadre d’un trou noir. Alors que le second principe stipule que l’entropie d’un système fermé ne peut que croître, dans le cas de l’objet astrophysique, cela implique que son aire ne peut qu’augmenter. En effet, Jacob Bekenstein avait conjecturé quelques années plus tôt qu’un trou noir était doté d’une entropie, ce que Hawking a confirmé en établissant une relation entre l’entropie et l’aire du trou noir.

Peu après, Hawking a montré que si l’on prend en compte des effets quantiques près de l’horizon des événements, le trou noir devrait émettre un rayonnement, le « rayonnement de Hawking ». Dès lors, le trou noir devrait voir son aire diminuer progressivement. Cet effet reste cependant très faible pour un trou noir de masse stellaire. Et à une échelle de temps comparable à l’âge de l’Univers, la loi des aires de Hawking devrait être valable : l’aire d’un trou noir ne peut que croître.

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Source image : Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) project/Ligo