La science derrière la maxime «les trous noirs n’ont pas de cheveux»
Poursuivant l’exploration scientifique du phénomène, cette section se concentre sur l’origine et la portée de l’expression selon laquelle les trous noirs «n’ont pas de cheveux», ainsi que sur les enjeux qu’elle soulève pour la physique moderne.
Stephen Hawking est devenu l’une des figures les plus emblématiques de l’astrophysique. Après Einstein, ses travaux sur les trous noirs comptent parmi les contributions majeures du XXe siècle, notamment l’hypothèse selon laquelle les trous noirs peuvent s’évaporer par un mécanisme aujourd’hui appelé rayonnement de Hawking (Time Magazine). Bien que l’observation directe de ce rayonnement fasse encore défaut, l’idée a été largement acceptée et suscite des recherches actives.
Le terme de «no hair theorem» a été popularisé par John Archibald Wheeler, et Hawking, avec Brandon Carter et David C. Robinson, a contribué à en préciser la portée. L’énoncé principal est surprenamment simple : un trou noir isolé en équilibre peut être entièrement décrit par seulement deux grandeurs. Autrement dit, les détails compliqués de l’objet initial semblent disparaître derrière l’horizon.
- masse
- moment angulaire (rotation)
La mécanique quantique et la relativité générale en désaccord
Ce principe pose un problème fondamental : la mécanique quantique affirme que l’information ne peut être détruite, tandis que la description classique d’un effondrement gravitationnel impliquant un trou noir suggère la disparition de toute information sur l’état initial. Ce conflit, souvent appelé «paradoxe de l’information», oppose les cadres de la relativité générale et de la mécanique quantique (Phys.org).
Concrètement :
- Un objet (étoile, fusion d’étoiles à neutrons, etc.) s’effondre pour former un trou noir.
- Si un trou noir «n’a pas de cheveux», les caractéristiques détaillées de l’objet disparaissent derrière l’horizon.
- Or, si l’information disparaît, le principe de conservation de l’information est violé selon la mécanique quantique.
Le rayonnement de Hawking offre une piste partielle pour résoudre ce paradoxe : si les particules émises par ce rayonnement emportent une trace de l’information perdue lors de l’effondrement, alors la conservation pourrait être restaurée. Cette possibilité reste au cœur des débats contemporains sur la nature des trous noirs et l’unification de la physique quantique et relativiste.