Un trou noir peut-il s'évaporer ?

En théorie, oui, mais d'une lenteur presque inimaginable. En 1974, Stephen Hawking a montré que des effets quantiques font émettre au trou noir une faible lueur juste à l'extérieur de son horizon des événements : c'est le rayonnement de Hawking. Ce rayonnement emporte de l'énergie, donc un trou noir qui n'avale plus rien devrait lentement perdre de la masse, rétrécir et finir par disparaître.

Le hic, c'est la température. La température de Hawking d'un trou noir baisse quand sa masse augmente, donc les gros trous noirs sont incroyablement froids. Même les plus petits trous noirs nés d'étoiles mourantes, environ trois fois la masse du Soleil, sont à peu près à un dix-millionième de degré au-dessus du zéro absolu. L'univers vide autour d'eux est plus chaud, baigné par la lueur à 2,7 degrés du fond diffus cosmologique. Aucun trou noir stellaire ne peut donc s'évaporer aujourd'hui. Un trou noir de la masse du Soleil aurait besoin de plus de 10^67 ans, un 1 suivi de 67 zéros, ce qui écrase les 14 milliards d'années d'existence de l'Univers.

Seuls de minuscules trous noirs, de moins de 0,8 % de la masse de la Terre, seraient assez chauds pour s'évaporer maintenant. Aucune étoile ne peut s'effondrer en quelque chose d'aussi petit, mais de tels trous noirs primordiaux auraient pu se former dans l'Univers primitif. En rétrécissant, ils chaufferaient et perdraient leur masse de plus en plus vite, jusqu'à finir dans un éclair de rayonnement très énergétique. Le télescope spatial Fermi de la NASA guette ces derniers éclairs depuis 2008, et n'en a vu aucun.

Hawking n'est pas arrivé à cette idée facilement. En 1972, un jeune physicien, Jacob Bekenstein, a soutenu que les trous noirs ont une entropie, et Hawking l'a d'abord combattu. Quand Hawking a fait le calcul, il a donné raison à Bekenstein : tout ce qui a une entropie a une température, et tout ce qui a une température rayonne.