Calculateur de trou noir

En 1974, Hawking a montré que les effets quantiques près de l'horizon des événements font rayonner thermiquement les trous noirs — comme s'ils étaient un corps noir à la température T_H ∝ 1/M. En rayonnant, le trou perd de la masse et rétrécit, jusqu'à s'évaporer entièrement. Mais voici le paradoxe : le rayonnement thermique ne transporte aucune information sur ce qui est tombé à l'intérieur. La mécanique quantique exige que l'information ne soit jamais détruite — pourtant le calcul de Hawking semble l'effacer. C'est le paradoxe de l'information des trous noirs. Des décennies de débat n'ont abouti à aucune résolution, jusqu'à ce que des travaux récents sur les « îles » et la courbe de Page suggèrent que l'information pourrait être encodée dans de subtiles corrélations quantiques au sein même du rayonnement de Hawking — une structure d'intrication invisible pour les observateurs locaux. Le paradoxe n'est pas entièrement résolu, mais le consensus actuel est que l'unitarité survit : l'information s'échappe, encodée d'une manière qui nécessite une théorie complète de la gravité quantique pour être décodée.

Un trou noir sans rotation est entièrement décrit par sa masse. Une fois connu le rayon de Schwarzschild r_s = 2GM/c², chaque autre repère en découle comme un multiple fixe : la sphère de photons à 1.5 r_s et l'orbite stable la plus interne à 3 r_s. Doublez la masse et tous doublent avec elle. Transformé en trou noir, le Soleil ne mesurerait que ~3 km de diamètre ; la Terre, à peine ~9 mm.

Les objets ordinaires refroidissent en perdant de l'énergie ; les trous noirs font l'inverse. Comme T_H ∝ 1/M, rayonner de la masse rend le trou plus chaud, non plus froid — une capacité thermique négative. L'évaporation s'emballe donc : plus le trou rétrécit, plus il rayonne vite, pour finir dans un ultime sursaut. Cela signifie aussi qu'un trou noir ne peut jamais atteindre un équilibre thermique stable avec un bain de chaleur illimité.