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Le 24 janvier, la revue Nature publiait un article coiffé du titre « Il n'y a pas de trous noirs : Stephen Hawking (1) ». Il n'en fallait pas plus pour susciter la controverse dans le monde de la physique... Dans un texte bref qu'il a déposé sur un site d'archives de prépublication d'articles scientifiques nommé Arxiv, Stephen Hawking propose une théorie pour expliquer le fonctionnement des trous noirs susceptible de réconcilier les principes de la théorie de la relativité gén�...

Il faut une bonne aptitude à l'abstraction pour concevoir ce qu'est un trou noir.
Cet article est très intéressant mais quid du rayon de Schwarzschild ?
Quid des puits de gravitation qui - jusqu'à présent - caractérisent les trous noirs ?
Quid de la courbure de l'espace-temps au voisinage d'un trou noir ?
Et surtout on n'apprend à peu près rien de ce que nous propose Hawking.
Le mécanisme d'évaporation d'un trou noir fait appel aux fluctuations quantiques de l'énergie du vide, les mécanismes en action m'échappent quelque peu (Bongo, au secours !) mais après avoir lu l'article je n'ai toujours pas vu comment Hawking pourrait unifier - même partiellement - la Relativité générale et la Mécanique quantique.
La grande unification n'est pas pour demain.
Salut et fraternité*

Et si notre univers était à l'intérieur d'un trou noir ? Et les trous noirs, des points de connexion entre un autre ou différents univers. La matière serait aspirée vers les multiples sorties donnant sur les autres univers et rejetée dans ces derniers par un jet de matières. D'où les trous noirs sans et avec jet. Ce seraient en fait des entrées et des sorties ou même des entrées/sorties.
Peut être que l'expansion de l'univers serait en réalité la visualisation de la lente aspiration de la matière vers ces différentes sorties (de gigantesques trous noirs) situées tout autour de nous.

BOnjour, vous devriez revoir ce qui est surement un problème de traduction :
Une barrière énergétique pare-feu n'as aucun sens ici. J'imagine que vous avez pris la traduction standard du terme informatique "firewall". Mais là il s'agit bien d'une barrière hautement énergétique (donc très chaude), à traduire le plus simplement du monde :
Un "mur de feu"

Perso j'en pense rien les trous noirs
il restent basés sur des concepts théoriques
On n'avance pas en faisant
des modifications mineures dans la théorie,
de plus, ils sont inobservables

nico17 a écrit :Victor est de retour!...
Bon, le grincheux n'a aucun argument valable, j'attends la suite!...

Je ne discute pas sur le sexe des anges
Et c'est le même genre de débats

vous vous gargariser de mots
et votre question est idiote,
Lorsque la masse baisse suffisamment
Ben ce n'est plus un trou noir

Vous mélanger allégrement le concept de densité et celui de masse
pour qu'il y ait un trou noir il faut dépasser une certaine densité
Par exemple les micros trous noirs du CERN qui existent avec des masses très faibles

Bongo est en train de se foutre de votre gueule en lisant cette querelle de clocher.
Et Nico devrait apprendre à éditer ses messages, c'est pénible !!!

taki a écrit :BOnjour, vous devriez revoir ce qui est surement un problème de traduction :
Une barrière énergétique pare-feu n'as aucun sens ici. J'imagine que vous avez pris la traduction standard du terme informatique "firewall". Mais là il s'agit bien d'une barrière hautement énergétique (donc très chaude), à traduire le plus simplement du monde :Un "mur de feu"

Je le pense aussi.

En lisant l'article de la revue Nature je me pose cette question: "Comment se transforme les principes de la mécanique quantique pour devenir ceux de la relativité" car me semble-t-il, il ne devrait pas y avoir d'interruption d'une constante entre le micro et le macro.

Cela se chamaille et pourtant le sujet mérite réflexion.

1 - A Victor, qui ironise sur le sexe des anges, j'apporte une réponse claire, forte et définitive, et réciproquement : sexe évidemment masculin puisqu'on parle d'huile de vit d'ange.
OK, c'est un peu faible mais je n'ai pas pu résister.
2 - A divers autres intervenants : si on ne peut pas "voir" un trou noir avec nos yeux puisqu'il n'émet pas de lumière, on peut le voir indirectement par l'effet des lentilles gravitationnelles, par les jets de matière que crachent des étoiles qui sont un peu trop près pour résister aux gigantesques effets de marée, par d'autres phénomènes très violents dont il est parfois question ici, il y a d'ailleurs un dossier thématique sur le sujet.
A ce que j'ai compris, un trou noir est une singularité de l'espace-temps, un endroit où la courbure est telle qu'aucun corps ou rayonnement ne peut s'en échapper, c'est à dire remonter la pente du champ de gravitation.
Ce qui est assez facile à vulgariser en 3D ne l'est pas du tout en 4D. On passe d'un objet lambda à un objet conceptuel.

J'ai mal à la tête. Bongo, au secours !
Salut et fraternité*

En physique l'idée mathématique de singularité...
Ben il n'existe pas une densité infinie en physique
c'est un problème dans les concepts de la RG et de la MQ

Description d’un trou noir
On sait tous qu’un trou noir est une région de l’espace-temps où il est impossible de s’en échapper. Il faut voir cela comme une sorte de rivière coulant de plus en plus vite vers une chute d’eau. La rivière représente l’espace qui s’écoule vers le trou noir.
On peut voir un nageur comme une particule de lumière. Il peut nager à contre-courant, ou bien dans le sens du courant. Sauf que la vitesse du nageur est déterminée par rapport à l’eau autour de lui, et non par rapport à la rive. Donc on s’imagine bien que lorsque le nageur atteint un point où le courant est plus rapide que ce qu’il peut nager, il peut nager à contre-courant, mais inexorablement il va tout de même se diriger vers la chute d’eau.

Vide
Pour comprendre le rayonnement de Hawking, il faut passer par la notion de vide. On a tous une idée de ce qu’est le vide :
- Quand on dit que le frigidaire est vide, on suppose que le frigidaire contient des denrées alimentaires, et que celles-ci ne sont pas dans le frigidaire, cependant « le frigo n’est pas vide »
- Il contient les étagères etc… donc si on retire tout ça, il n’est toujours pas vide
- Il contient encore de l’air, imaginons que l’on ait une pompe à vide et que l’on puisse pomper tout l’air, et bien le frigo n’est pas encore vide, il reste la petite lampe qui remplit cet espace de rayonnement
- Facile, on éteint, il reste… encore un rayonnement électromagnétique, en effet, même si le frigo est à 4°C, il y a un rayonnement de corps noir dans le frigo (dont le maximum se trouve dans les infrarouges)
- Bon ok, imaginons qu’on refroidisse le frigo à 0K, est-ce qu’il est vide ? et bien non… il reste des particules virtuelles mais pour le comprendre il faut que j’explique les inégalités de Heisenberg

Inégalités de Heisenberg
Je pense que la plupart d’entre vous connaissent la relation :
Delta x . Delta p >= hbar /2
Cette inégalité traduit le fait que si l’on essaie de connaître la position d’une particule avec une précision Delta x, dans ce cas, ma connaissance de sa quantité de mouvement dans la direction des x se retrouve limitée à Delta p près >= hbar / 2 Delta x
Plus la position est connue avec précision moins la quantité de mouvement est connue avec précision.

Il existe la même relation pour le temps et l’énergie :
Delta t . Delta E >= hbar/2
Cela veut dire que si une quantité d’énergie apparaît quelque part : Delta E, il faut une durée Delta t >= hbar/2 Delta E
Cela veut dire que si une quantité d’énergie apparaît pendant une durée plus faible que ce temps-là, alors c’est indétectable directement par nos instruments.

Cela veut donc dire qu’autour de nous, il y a une multitude de particules qui apparaissent et qui disparaissent avant que l’on puisse les détecter. Plus le couple de particule antiparticules est massif, et plus il est éphémère.

Rayonnement de Hawking
Donc on a bien compris qu’autour de nous il y a des particules virtuelles qui se créent et qui s’annihilent assez vite pour échapper à toute détection, d’ailleurs c’est ce qui est à l’origine de l’effet Casimir.

Au voisinage d’un trou noir, son champ de gravitation polarise le vide quantique, c’est-à-dire que le vide quantique est un peu différent quand il y a un champ de gravitation, comparé à quand il n’y en a pas. On connaît tous les forces de marées, correspondant à l’inhomogénéité d’un champ de gravitation (en l’occurrence le champ de la lune est responsable des marées). Au voisinage d’un trou noir, comme au voisinage de toute source de champ de gravitation, il y a des forces de marée. Cette force va agir de manière différente entre deux particules séparées spatialement.
Imaginons donc qu’au voisinage du trou noir, une paire de particule antiparticule apparaisse. L’antiparticule est trop proche du trou noir et plonge sous l’horizon des événements, alors que la particule s’éloigne du trou noir. L’antiparticule va s’annihiler avec sa contre-partie dans le trou noir, et la particule qui s’éloigne devient une particule réelle.

De loin on a bien l’impression que la particule a été émise du trou noir (une particule disparaît dans le trou noir, et une s’éloigne de celui-ci). Voilà c’est ça le rayonnement de Hawking.

Je n’ai pas encore lu l’article de Hawking. Il se trouve à l’adresse suivante :
http://arxiv.org/abs/1401.5761

Cette nouvelle ne m'étonne qu'à moitié, on se demande bien où veut en venir le "sieur" Hawkins...

Personnellement et cela n'engage que moi, j'ai toujours vu les trous noirs, comme des trous noirs de Kerr-Newman avec singularité.

La matière et les particules constituante n'existant plus dans un état connu de la physique actuelle.
De plus j'ai toujours considéré que la vitesse de rotation d'un trou noir est largement supérieure à la vitesse de la lumière.
Le trou noir, c'est le patineur qui a modifié son moment d'inertie à une valeur infinitésimale...

Ok pause... Vous êtes remis de vos émotions ? ... On continue ! (Que ça vous plaise ou pas)

Donc forcément, nos maigres observations, et nos lois physiques actuelles ne peuvent coller.

Comment voulez-vous que l'on aie une notion de moment angulaire qui colle à notre physique actuelle, face à une situation de rotation dont le temps ne nous est plus ni mesurable ni même démontrable physiquement ?!?

Eh bien sur qu'il existe une ligne de démarcation, appelée horizon ou autre "barrière énergétique", vu la masse, la densité du "zinzin" et sa vitesse de rotation... Aucune particule ne peut résister au traitement infligé par ce tourbillon destructeur.

Et si en plus de cela... Vous ajoutez la problématique de l'électro-statique, donc charge non-nulle... Cela fait d'un trou noir, un joli cocktail détonnant. Tout tourne dans l'univers et qui sait si, l'Univers ne tourne-t-il pas sur lui-même.

Eh bien pour moi, dans l'univers, le trou noir, c'est le champion toute catégorie, le modèle poids lourd, celui qui bat tout le monde, y compris flash l'éclair.

Note: Là... Si Bongo ne réagit pas... C'est qu'il est malade, pire, ou pas attentif !
Bon... Je prends mon caleçon en kevlar et j'attends les coups de pieds au derrière...
... A moins qu'il ne mettent un peu de temps à calculer le rayon de Schwarzschild d'un patineur...

Le principal problème des trous noirs, c'est qu'on les considère souvent comme "infinis". Mais cela pose problème, aussi bien pour la RG que la MC. En général, l'approche standard des infinis en physique est de les "renormaliser" avec des considérations mathématiques et/ou phénoménologiques. Pour les trous noirs, l'idéal serait de connecter leur "infini" à un autre espace.

On oubli souvent que l'espace est abstrait aussi bien que le temps ! Qui vous dis que la "finalité" des trous noirs n'est pas le Big Bang ? Notre univers ne serait qu'une grosse boucle temporelle où tous les états se supperposent, et nous, nous vivons sur l'une de ces "ligne d'univers". On peut ainsi réconcilier en parti la MC et la RG. Le problème, c'est qu'il faut prouver que chaque particule de l'univers sera un jour bouffé par un de ces ogres cosmiques, et ça c'est pas gagné

Le rayonnement de Hawking est émis pour des particules ayant une vitesse relative par rapport à l'horizon des évènement relativement faible (notamment ce qui est piégé dans le disque d'accrétion,et qui ralenti par collisions entre les éléments). Bien évidement, si vous envoyez un boulet de canon droit dedans, à la perpendiculaire du disque d'accrétion, dites lui adieu

Asohan tu me fais rêver, puis on peut dire que le big-bang et les trous noirs
Ils possèdent les mêmes propriétés communes comme l'asymétrie et de posséder des horizons
On pourrait imaginer le big bang comme l'intérieur d'un trou noir d'un super espace

QJ a écrit :Cette nouvelle ne m'étonne qu'à moitié, on se demande bien où veut en venir le "sieur" Hawkins...

Après avoir lu en diagonal l’article, je vais essayer d’expliquer l’idée principale.
En RG, le principe d’équivalence dit que l’on ne peut pas faire de différence entre une région où il n’y a pas de champ de gravitation, et une région où il y en a un mais où le référentiel est en chute libre (on peut annuler localement un champ de gravitation). C’est ce que l’on appelle le principe d’équivalence.
La RG dit, et on peut le vérifier en faisant les calculs, que l’horizon des événements n’est pas une singularité physique, mais une singularité de coordonnées. C’est pourquoi la traversée de l’horizon ne fait absolument aucun effet à un observateur en chute libre (si on considère l’observateur comme ponctuel, sinon il risque d’avoir mal avec les forces de marées).

Cependant, de l’autre côté, la mécanique quantique explique qu’en raison des incertitudes quantiques, des particules peuvent quitter le trou noir par effet tunnel. Vu de loin, on a l'impression que ces particules sont émises par l’horizon des événements.

Donc on voit deux données contradictoires, la RG dit que la traversée de l’horizon ne compte pas (il n’y a pas de barrière, pas de phénomène qui nous dirait qu’on a traversé l’horizon). De l’autre la meca Q qui dit que l’horizon émettrait des particules, et donc qu’un observateur en chute libre verrait l’horizon.

QJ a écrit :De plus j'ai toujours considéré que la vitesse de rotation d'un trou noir est largement supérieure à la vitesse de la lumière.
Le trou noir, c'est le patineur qui a modifié son moment d'inertie à une valeur infinitésimale...

En fait c’est pas tout à fait exact, dans la métrique de Kerr, on montre qu’il y a une limite à la vitesse de rotation d’un trou noir. Je ne pense pas que cette vitesse de rotation dépasse celle de la lumière, en fait c’est assez subtile. En tournant sur lui-même, le trou noir entraîne l’espace-temps autour, et crée une région que l’on appelle ergorégion. Cette région tourne autour du trou noir à une vitesse supérieure à celle de la lumière, c’est pourquoi dans cette région, un objet ne peut jamais être immobile par rapport à un observateur situé à l’infini.

QJ a écrit :Comment voulez-vous que l'on aie une notion de moment angulaire qui colle à notre physique actuelle, face à une situation de rotation dont le temps ne nous est plus ni mesurable ni même démontrable physiquement ?!?

C’est pourquoi on doit jongler avec des métriques bizarres très loin de notre intuition sensible.

QJ a écrit :Eh bien sur qu'il existe une ligne de démarcation, appelée horizon ou autre "barrière énergétique", vu la masse, la densité du "zinzin" et sa vitesse de rotation... Aucune particule ne peut résister au traitement infligé par ce tourbillon destructeur.

En étudiant soigneusement la métrique de Kerr, on sait montrer qu’un objet peut ressortir de l’ergorégion, et qu’il est même possible de tirer de l’énergie de rotation du trou noir en larguant la masse approprié (mécanisme de Penrose).

QJ a écrit :Et si en plus de cela... Vous ajoutez la problématique de l'électro-statique, donc charge non-nulle... Cela fait d'un trou noir, un joli cocktail détonnant. Tout tourne dans l'univers et qui sait si, l'Univers ne tourne-t-il pas sur lui-même.

Bonne question. Est-ce que l’espace est absolu ? plus ou moins absolu ? ou bien complètement relatif ?
Pour l’instant on a une seule théorie qui dit plus ou moins (en fait c’est l’espace-temps qui est absolu).

QJ a écrit :Eh bien pour moi, dans l'univers, le trou noir, c'est le champion toute catégorie, le modèle poids lourd, celui qui bat tout le monde, y compris flash l'éclair.

Note: Là... Si Bongo ne réagit pas... C'est qu'il est malade, pire, ou pas attentif !
Bon... Je prends mon caleçon en kevlar et j'attends les coups de pieds au derrière...
... A moins qu'il ne mettent un peu de temps à calculer le rayon de Schwarzschild d'un patineur...

Ces questions sont légitimes et très intéressantes, on ne peut malheureusement pas apporter de réponse tranchée pour le moment.

Merci Bongo.
Nous avons bien fait d'appeler Bongo au secours, je me sens maintenant un tout petit peu moins bête, encore que la métrique de Kerr me passe au-dessus des oreilles comme un pied à coulisse au-dessus des acariens de ma moquette.
Et réciproquement.
Je me rappelle avoir eu de grandes difficultés, jadis, à appréhender l'intégration à partir d'une théorie de la Mesure, ce fut presque simple à partir de la semi-continuité.
Karl Schwarzschild fut tué au début de la Grande Guerre et son oeuvre - avec les moyens de calcul de l'époque - reste tout à fait remarquable. Quel grand esprit le monde perdit stupidement !
L'astrophysique est un domaine passionnant de la physique, d'une infinie richesse, cela me fait rêver en m'enivrant et en même temps cela me ramène à mon ignorance crasse, à la certitude de ne jamais y comprendre grand chose tout en ayant l'impression et le bonheur d'apprendre en permanence.
Je plains les gens qui n'ont pas de culture scientifique, non pour ce qui leur manque mais pour ce qu'ils perdent.
Salut et fraternité*

Victor a écrit :Vous mélanger allégrement le concept de densité et celui de masse
pour qu'il y ait un trou noir il faut dépasser une certaine densité
Par exemple les micros trous noirs du CERN qui existent avec des masses très faibles

En fait ce n'est pas tout à fait vrai. En effet, selon la métrique de Schwarzschild, à partir du moment où une masse donnée est confinée dans une sphère dont le rayon est le rayon de Schwarzschild, alors l'on aura à faire à un trou noir :
R_S = 2GM/c²

Ici on voit bien que le rayon de Schwarzschild est proportionnel à la masse. Ceci veut dire que la densité diminue (puisque la densité est le quotient de la masse et le cube du rayon).

C'est pourquoi, la matière nucléaire est incroyablement dense, mais elle n'est pas sous forme de trou noir, alors que le trou noir supermassif de la Voie Lactée a une masse de quelques millions de masses solaires, mais a une densité proche de celle de l'eau.

Des trous noirs pas très dense c'est y pas une bizarrerie de calcul ?
dans quel repère d"espace temps, cette densité très faible, c'est avant ou après l'horizon
C'est une drôle d'idée de parler de l'au de-là de l'horizon...

En fait c'est un calcul qui suppose une densité moyenne. En effet, comme dit plus haut, le rayon de Schwarzschild augmentant proportionnellement avec la masse, et non en puissance 1/3, cela montre que la densité diminue avec la masse.

Par exemple pour fabriquer le trou noir au centre de la Voie Lactée, il suffit de réunir une quantité d'eau suffisante, et cela s'effondrera en trou noir.
Pour fabriquer un trou noir stellaire, c'est plus compliqué, il faut exercer des forces de pression suffisante, ou attendre que l'étoile s'épuise en énergie.

Après, moi j'ai rien dit sur ce qu'il se passait au centre du trou noir. La matière doit sans doute continuer à s'effondrer.

Victor a écrit :Des trous noirs pas très dense c'est y pas une bizarrerie de calcul ?
dans quel repère d"espace temps, cette densité très faible, c'est avant ou après l'horizon
C'est une drôle d'idée de parler de l'au de-là de l'horizon...

Quant bongo parle de la densité d'un trou noir, je pense qu'il parle de la densité de la "sphère" formé par l'horizon des événement.

La densité de la singularité (si elle existe) est infini.