Des physiciens de l'Université du Sussex ont découvert que les trous noirs exercent une pression sur leur environnement, dans une première scientifique.

En 1974, Stephen Hawking a fait la découverte fondamentale que les trous noirs émettent un rayonnement thermique. Avant cela, les trous noirs étaient considérés comme inertes, les étapes finales d'une étoile lourde mourante.

Les scientifiques de l'Université du Sussex ont montré qu'il s'agit en fait de systèmes thermodynamiques encore plus complexes, avec non seulement une température mais aussi une pression.

La découverte fortuite a été faite par le professeur Xavier Calmet et Folkert Kuipers du département de physique et d'astronomie de l'Université du Sussex, et est publié aujourd'hui dans Examen physique D .

Calmet et Kuipers étaient perplexes face à un chiffre supplémentaire qui présentait dans les équations qu'ils utilisaient des corrections gravitationnelles quantiques de l'entropie d'un trou noir.

Lors d'une discussion sur ce curieux résultat le jour de Noël 2020, la prise de conscience que ce qu'ils voyaient se comportait comme une pression est apparue. Après d'autres calculs, ils ont confirmé leur découverte passionnante selon laquelle la gravité quantique peut entraîner une pression dans les trous noirs.

Xavier Calmet, Professeur de physique à l'Université du Sussex, a déclaré:"Notre découverte selon laquelle les trous noirs de Schwarzschild ont une pression ainsi qu'une température est encore plus excitante étant donné que c'était une surprise totale. Je suis ravi que les recherches que nous entreprenons à l'Université du Sussex sur la gravité quantique aient progressé la compréhension plus large des communautés scientifiques de la nature des trous noirs.

"L'intuition historique de Hawking selon laquelle les trous noirs ne sont pas noirs mais ont un spectre de rayonnement très similaire à celui d'un corps noir fait des trous noirs un laboratoire idéal pour étudier l'interaction entre la mécanique quantique, gravité et thermodynamique.

"Si vous considérez les trous noirs dans la seule relativité générale, on peut montrer qu'ils ont une singularité en leurs centres où les lois de la physique telles que nous les connaissons doivent s'effondrer. On espère que lorsque la théorie quantique des champs sera incorporée à la relativité générale, nous pourrions peut-être trouver une nouvelle description des trous noirs.

« Notre travail est un pas dans cette direction, et bien que la pression exercée par le trou noir que nous étudiions soit infime, le fait qu'il soit présent ouvre de multiples possibilités nouvelles, couvrant l'étude de l'astrophysique, physique des particules et physique quantique."

Folkert Kuipers, chercheur doctorant à l'école des sciences mathématiques et physiques de l'université du Sussex, a déclaré :« C'est passionnant de travailler sur une découverte qui améliore notre compréhension des trous noirs, en particulier en tant qu'étudiant chercheur.

« Le moment où nous avons réalisé que le résultat mystérieux de nos équations nous disait que le trou noir que nous étudiions avait une pression – après des mois de lutte avec lui – était exaltant.

"Notre résultat est une conséquence des recherches de pointe que nous menons en physique quantique à l'Université du Sussex et il jette un nouvel éclairage sur la nature quantique des trous noirs."