Des chercheurs parviennent à recréer un trou noir artificiel en laboratoire : un phénomène impossible à observer dans l’espace apparaît lors de l’expérience

Les trous noirs perdent de leur masse en émettant un rayonnement extrêmement faible, proche du zéro absolu (-273,15°C). Pour les trous noirs supermassifs, cette température est si basse qu’elle est noyée dans le fond diffus cosmologique, un rayonnement fossile issu du Big Bang qui est des millions de fois plus chaud. Cette émission, appelée rayonnement de Hawking, est donc impossible à détecter avec les instruments actuels, quelle que soit leur sensibilité. C’est pourquoi les astrophysiciens cherchent à recréer des analogues de trous noirs en laboratoire, une idée proposée dès 1981 par le physicien William Unruh. En 2014, une première observation de ce rayonnement a été réalisée à l’Institut Technologique du Technion en Israël, mais sans comprendre comment l’énergie s’échappait du trou noir.

Une équipe de chercheurs dirigée par Lorenzo Procopio, chercheur postdoctoral à l’Université de Paderborn en Allemagne, vient d’observer pour la première fois un phénomène appelé rétroaction à l’aide d’un analogue de trou noir en fibre optique. Leur étude, publiée le 1er juillet 2026 dans la revue Nature, révèle que la rétroaction est un processus par lequel l’énergie libérée par le rayonnement de Hawking est compensée par une contre-réaction obligatoire. Contrairement aux attentes, ce phénomène se produit en une seule interaction, produisant à la fois l’émission et le recul de la source, ce qui simplifie considérablement sa compréhension. Cette découverte pourrait éclairer comment un vrai trou noir perd de sa masse par rétroaction.

L’analogue de trou noir utilisé dans cette expérience est un dispositif qui reproduit les lois physiques d’un vrai trou noir, sans en avoir la masse ou la gravité extrême. Il est impossible de créer un vrai trou noir sur Terre, car la force de gravité nécessaire pour comprimer la matière jusqu’à son horizon des événements (frontière invisible d’un trou noir) détruirait instantanément la planète. L’appareil, mis au point il y a dix ans par Ulf Leonhardt à l’Institut Weizmann en Israël, se compose d’une fibre optique, un fil de verre conducteur de lumière. Deux impulsions laser y sont envoyées successivement : la première modifie l’indice de réfraction du verre, ralentissant la lumière. La seconde impulsion, lancée derrière, s’immobilise à cette limite, reproduisant ainsi l’horizon des événements d’un trou noir.

Dans cette expérience, l’horizon des événements d’un trou noir est simulé par la limite où la seconde impulsion laser s’arrête, ne pouvant traverser la zone ralentie par la première impulsion. Cette zone ralentie agit comme un miroir pour la lumière, empêchant la seconde impulsion de progresser. Les chercheurs ont pu observer le phénomène de rétroaction en détectant un décalage de fréquence de la première impulsion laser, qui perd de l’énergie en émettant le rayonnement de Hawking. Ce décalage correspond à la perte de masse d’un vrai trou noir, offrant ainsi une première observation directe de ce processus dans un laboratoire.