Un trou noir est un objet céleste si compact que l’intensité de son champ gravitationnel empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper. Un trou noir est susceptible de s’évaporer par l’émission d’un rayonnement de corps noir appelé rayonnement de Hawking. En 1974, le célèbre physicien a avancé l’idée que les trous noirs laissaient s’échapper des particules quantiques.
Les plus grands trous noirs, qui sont des milliards de fois plus massifs que le soleil, vivent au cœur des galaxies, tandis que des trous noirs d’environ 10 fois la taille du soleil sont dispersés dans tout l’univers. Stephen Hawking a affirmé que les effets quantiques provoquent l’évaporation des trous noirs, par l’émission de particules telles que les photons, les électrons, etc. Ce mécanisme a donc été nommé rayonnement de Hawking et permet ainsi de venir aux conclusions suivantes : plus un trou noir émet de la matière, ce qui lui fait en même temps perdre de la masse, plus sa température monte. Cette réaction fait augmenter de manière constante le taux d’évaporation jusqu’à ce que la masse du trou noir atteigne l’échelle de la masse de Planck. Cela revient à dire que plus un trou noir est petit, plus il disparaît rapidement.
Ainsi, les chercheurs ont également proposé l’existence de trous noirs relativement petits qui seraient plus chauds, et donc émettraient bien plus de particules par rayonnement Hawking. En effet, d’après les équations établies par Hawking, les trous noirs s’évaporent à une vitesse inversement proportionnelle à leur masse. Ainsi, des trous noirs de faible masse pourraient être à l’origine de très puissantes radiations. La théorie de Hawking suppose qu’un trou noir de la taille d’une montagne dégage des rayons X et des rayons gamma à un taux d’environ 10 millions de mégawatts, soit suffisamment pour subvenir aux besoins la Terre entière en électricité. Cependant, Hawking souligne qu’il ne serait pas facile d’exploiter un mini trou noir. En effet, on ne pourrait pas le garder dans une centrale, parce qu’il s’enfoncerait dans le sol et se retrouverait au centre de la Terre.
Mais un autre problème doit être pris en considération. En effet, personne n’a jamais trouvé de preuve que ces mini trous noirs existent, et il y a de bonnes raisons de douter de leur existence. En théorie, ces trous noirs ont été formés au tout début de l’histoire de l’univers, durant le Big Bang, à la suite de l’effondrement gravitationnel de petites sur-densités dans l’univers primordial. À cause des fluctuations de la densité causées par le Big Bang, la matière s’est effondrée sur elle-même, formant des mini trous noirs. En supposant que ces trous noirs miniatures sont réels et que nous puissions détecter l’existence de ces sources d’énergie ultra-puissantes, le problème est de savoir comment les atteindre. En effet, cela pourrait prendre des dizaines voire des centaines de milliers d’années. On ne peut pas atterrir sur lui et le déplacer en le tirant avec un câble par exemple, car il ne dispose pas de surface. En revanche, en utilisant la gravité d’un objet beaucoup plus grand, on pourrait théoriquement attirer un mini trou noir, pour finalement le placer en orbite autour de la Terre.
Si s’aventurer profondément dans l’espace est impossible, il y a d’autres façons d’exploiter des mini trous noirs. Hawking pense qu’il serait possible de créer des mini-trous noirs similaires dans les dimensions supplémentaires de l’espace-temps, en utilisant des accélérateurs de particules comme le Large Hadron Collider (LHC) en Suisse. Mais on ignore si ces dimensions supplémentaires existent, car le LHC n’a jusqu’ici vu aucune trace d’eux. Et s’il y a des dimensions supplémentaires, cela ne signifie pas que les mini trous noirs créés en laboratoire pourraient alimenter quoi que ce soit. En effet, même si le LHC produit ces minuscules trous noirs, la physicienne Sabine Hossenfelder est persuadée que les trous noirs quantiques éventuellement produits s’évaporeraient instantanément et ne pourraient vivre que quelques secondes au maximum, ce qui n’est pas assez pour pouvoir exploiter leur énergie.
Sources : livescience ; études : inspirehep1, inspirehep2, inspirehep3
