Trou noir acoustique
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De nombreuses hypothèses ont été émises sur la propagation des rayons lumineux aux alentours des trous noirs, telle l'émission de photons de plus en plus énergétiques afin de vérifier un rayonnement constant. Mais le domaine des très hautes énergies est inconnu à cause de la limite de l'échelle de Planck à partir de laquelle les lois physiques actuelles perdent leur validité.

À partir des travaux de William Unruh en 1981, des physiciens ont contourné le problème. Unruh avait montré l'existence d'une analogie entre la propagation des ondes (La propagation des ondes est un domaine de la physique s'intéressant aux déplacements des ondes électromagnétiques dans les milieux. On distingue généralement deux catégories de propagation :) sonores dans un fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des...) en mouvement et celle de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est...) dans l'espace-temps (La notion d'espace-temps a été introduite au début des années 1900 et reprise notamment par Minkowski en 1908 dans un exposé mathématique sur la géométrie de l'espace et...) courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du plan, de l'espace usuels. Par exemple, les droites, les segments, les lignes polygonales et les cercles...). Cette analogie pourrait selon lui résoudre le problème des très hautes énergies à l'origine du rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) de Hawking.

Les ondes sonores sont définies comme des fluctuations ordonnées impliquant un très grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de molécules sur des distances beaucoup plus grandes que les distances intermoléculaires. Elles sont caractérisées comme les ondes lumineuses par une longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.), une fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de...) et une vitesse (On distingue :) de propagation. Dans un fluide refroidi à une température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est...) si basse que le déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et finalement le sens En...) des molécules devient négligeable, les ondes sonores se comportent comme si elles étaient constituées de particules : les phonons. Unruh montra que lorsque le fluide s'écoule de manière non uniforme, les phonons voyagent dans une géométrie acoustique (L’acoustique est une branche de la physique dont l’objet est l’étude des sons et des ondes mécaniques. Elle fait appel aux...) courbe. Celle-ci caractérise les trajectoires des phonons comme les photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement...) dans la géométrie de l'espace-temps.

Pour " fabriquer " un trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense qu’il empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper (à l'exception notable de la radiation de...) dans un laboratoire, on utilise une tuyère (Une tuyère ou tuyère propulsive, dans le domaine de l'astronautique, est un conduit (appelé aussi divergent) de section conique (fusées de feu d'artifice)...) de Laval dans lequel le fluide est soumis à un mouvement circulaire. Nous obtenons une vitesse de l'écoulement, qui dépasse la vitesse du son dans un fluide après l'étranglement de la tuyère. Dans la partie supersonique (Supersonique signifie « supérieur à la vitesse du son ».), les ondes qui se propagent à contre-courant sont entraînées vers l'aval, comme les ondes lumineuses dans la partie interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée variable selon le...) des trous noirs. Les photons sont piégés, ils ne peuvent pas sortir du trou noir. La zone de l'étranglement joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement à ouvrir et fermer la...) le même rôle que l'horizon des événements (L'horizon des événements est constitué par la région de l'espace-temps dans laquelle un événement peut-être perçu par un observateur.) du trou noir : elle sépare les rayons qui remontent vers l'amont et ceux qui tombent dans le trou noir (Le Trou noir (The Black Hole) est un film de science-fiction réalisé par Gary Nelson, produit par la Walt Disney Pictures et sorti en 1979. L'histoire est inspiré du roman Vingt mille lieues sous les...). Dans la zone subsonique, les ondes qui remontent le courant rougissent car elles perdent de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) en s'éloignant de l'horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline...).

Nous retrouvons ainsi les principales propriétés observées aux alentour d'un trou noir. Néanmoins, entre les trajectoires des phonons et des photons très près de l'horizon, il apparaît des différences. En s'éloignant du trou noir acoustique (De nombreuses hypothèses ont été émises sur la propagation des rayons lumineux aux alentours des trous noirs, telle l'émission de photons de plus en plus énergétiques afin de vérifier un rayonnement...), les particules adoptent la même trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.). Ainsi un observateur lointain ne pourra pas déterminer les conditions microscopiques de la production des phonons près de l'étranglement. On peut penser qu'il y a les mêmes effets pour les trous noirs.

Des études montreraient qu'il faudrait considérer l'espace-temps comme un milieu granulé. En effet dans un tel milieu, la différence de trajectoire très près de l'horizon pourrait disparaître. Ce serait un retournement de situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il inscrit un...), car Einstein avait nié la notion d'un fluide dans lequel baignerait l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.).

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