Selon certains calculs en théorie des supercordes, les trous noirs n'existeraient pas mais à la place se formeraient des objets ayant des propriétés similaires appelées des « fuzzballs ». Ces boules diffuses de supercordes auraient des signatures particulières sous forme d'ondes gravitationnelles lors de collisions d'astres que nous pensons, à tort, être de vrais trous noirs.
Depuis la détection des ondes gravitationnelles en 2015 et à un moindre degré grâce aux images de la collaboration Event Horizon Telescope, on pourrait croire que l'existence des trous noirs est un fait avéré. On peut le penser mais on ne peut pas encore l'affirmer et une récente publication dans le célèbre et réputé journal Physical Review D apporte de l'eau au moulin que non seulement les trous noirs n'existent pas mais qu'il sera bientôt possible de le démontrer grâce à l'astronomie gravitationnelle et aux progrès des détecteurs tels Ligo et Virgo.
L'article à ce sujet provient d'une équipe de physiciens basée à l'université de Rome « La Sapienza », la principale université italienne, et il est en accès libre sur arXiv. Pour comprendre de quoi il en retourne, remontons au début des années 1980, alors que ce qui a été baptisé l'âge d'or de la théorie des trous noirs prend fin, et que les théories de la supergravité et dans une moindre mesure des supercordes sont en plein essor.
Suite à ses impressionnants travaux en astrophysique, Subrahmanyan Chandrasekhar se voit remettre le prix Nobel de physique en 1983. Comme d'habitude pour la remise de ce prix, le lauréat donne une conférence. À la fin de celle du grand astrophysicien indien, on trouve de fascinantes remarques concernant la théorie mathématique des trous noirs, qui sont à peu près les suivantes :
Un clip vidéo de Subramanyan Chandrasekhar, recevant sa médaille et son diplôme lors de la cérémonie de remise du prix Nobel au Concert Hall de Stockholm, en Suède, le 10 décembre 1983. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nobel Prize
« Je ne sais pas si toute la portée de ce que j'ai dit est claire. Laissez-moi vous expliquer. Les trous noirs sont des objets macroscopiques avec des masses variant de quelques masses solaires à des milliards de masses solaires. Lorsqu'ils peuvent être considérés comme stationnaires et isolés, ils sont tous, chacun d'entre eux, décrits exactement par la solution de Kerr. C'est le seul cas connu où nous avons une description exacte d'un objet macroscopique.
Les objets macroscopiques tout autour de nous sont régis par une variété de forces, décrites par diverses approximations de plusieurs théories physiques.
En revanche, les seuls éléments de construction de trous noirs sont nos concepts de base de l'espace et du temps. Ils sont ainsi, presque par définition, les objets macroscopiques les plus parfaits de l'Univers. Et puisque la théorie de la relativité générale nous fournit une famille de solutions dépendant uniquement de deux paramètres pour leur description, ils sont aussi les objets les plus simples de l'Univers. »
Cette simple remarque est à la racine du fameux paradoxe de l'information découlant de la découverte par Stephen Hawking du fameux rayonnement quantique des trous noirs.
En effet, les remarques de Chandrasekhar concernent la théorie des trous noirs déduite rigoureusement de la théorie de la relativité générale d'Einstein et comme Hawking et un autre prix Nobel de physique, Roger Penrose, vont abondamment le montrer avec leurs collègues, dans le cadre de cette théorie on se doit de considérer que ce qui définit un trou noir c'est uniquement l'existence d'un horizon des événements et absolument pas l'existence d'une singularité de l'espace-temps. Cet horizon des événements est une surface fermée constituant une frontière entourant une région dans laquelle on ne peut qu'entrer et jamais sortir, car il faudrait pour cela dépasser la vitesse de la lumière. On le décrit parfois comme une membrane que l'on ne peut traverser que dans un seul sens et comme toutes les membranes c'est en fait un objet dynamique qui peut vibrer, se déformer, s'étirer mais qui aurait la particularité de ne jamais pouvoir se déchirer.
Mais selon les calculs d'Hawking, en décrivant quantiquement le comportement de la lumière et de la matière autour d'un trou noir, ces objets très compacts se mettraient à rayonner. Or, selon la théorie de la thermodynamique ce rayonnement implique qu'un trou noir possède une quantité que l'on appelle l'entropie. Dans tous les systèmes physiques connus, une grande entropie est associée à un objet très complexe constitué de très nombreuses particules décrites par un très grand nombre de paramètres et dont on devrait disposer d'un grand nombre d'informations pour les caractériser. Quand un gaz tombe dans un trou noir, cette information n'est plus disponible pour un observateur extérieur. Impossible aussi pour les mêmes raisons de communiquer avec une sonde qui traverserait l'horizon et d'avoir des informations précieuses sur ce que verrait c...
[Courte citation de 8% de l'article original]