Un trou noir n'est pas éternel. Même dans le vide le plus total, il perd lentement de l'énergie — ce processus est appelé rayonnement de Hawking. Les effets quantiques près de l'horizon des événements créent des paires de particules, dont l'une s'échappe, emportant une partie de la masse du trou noir.
Mais que se passe-t-il si l'espace-temps n'est pas lisse, mais constitué de minuscules « atomes » ? C'est l'approche proposée par la gravité quantique à boucles. Dans une nouvelle étude, des scientifiques ont calculé l'évaporation de trous noirs quantiques — des objets où cette granularité est prise en compte. Ils ont observé comment sont émises des particules de différents spins — leur moment cinétique propre, un peu comme une toupie.
Le résultat a surpris : un trou noir quantique s'évapore différemment d'un trou noir classique. La vitesse de perte de masse et le spectre du rayonnement de Hawking changent selon le spin des particules émises. Auparavant, par souci de simplicité, on ne considérait souvent que le champ scalaire sans masse (spin 0), mais cela semble insuffisant.
La différence d'évaporation n'est pas une simple curiosité théorique. Si un jour on parvient à détecter le rayonnement d'un véritable trou noir, ses caractéristiques révéleront de quoi est « tissé » l'espace-temps. Ainsi, un objet cosmique lointain pourrait devenir un laboratoire pour tester la gravité quantique.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2607.17520
A growing number of phenomena and theoretical problems indicate that quantum gravity theory is necessary. In this paper, we investigate the evaporation of covariant quantum BHs for particles with different spins and compare the results with the Schwarzschild case. Our results show that the Hawking radiation and mass loss rate of covariant quantum BHs differ from those of Schwarzschild BHs and they depend on the spins of the emitted particles. Therefore, these results suggest that it may be insufficient to consider only BH evaporation in the massless scalar field case and may provide a possible way to test loop quantum gravity in the future.
Pour un trou noir de la masse du Soleil, le temps d'évaporation dû au rayonnement de Hawking est 10⁵⁷ fois plus grand que l'âge de l'Univers. On ne peut remarquer la perte de poids que pour de minuscules trous noirs primordiaux.
Dans le roman « Hypérion » de Dan Simmons, les Tombeaux du Temps sont entourés d'un champ anti-entropique — une métaphore lointaine des effets quantiques qui modifient le cours habituel du temps et du rayonnement à l'horizon.