Quand un trou noir a-t-il pu être atteint par les objets qui sont tombés dedans ?

[fbarret]

Une fois de plus, on ne peut pas projeter son présent à l'Univers tout entier. Cela n'a pas de sens de dire "pas encore été formé dans le temps des observateurs distants". Avec la relativité il y a toujours de gros problème de conjugaison!

Projeter son présent à l'Univers tout entier : ce n'était pas exactement mon intention, j'ai conscience qu'en divers lieux de l'Univers, selon la masse concentrée, les vitesses etc. le temps n'est pas le même, relativement parlant… Mais je commence à mesurer le niveau de prudence nécessaire avec les termes ou les temps dans une discussion sur ces sujets et la difficulté d'une approche convenable.

Quand les cosmologues s'occupent de trous noirs, ils raisonnent "en 4D" ; la vision est celle de l'espace-temps "au complet" y compris tout le futur, et tout le futur de tout ce qu'on voit, et même le futur de ce qu'on ne voit pas ni ne verra jamais.

Le point est qu'il faut bien distinguer ce qu'on observe, et ce que l'on décrit. La description "en 4D" ne peut pas correspondre à quelque chose qui serait observable en entier.

Merci, c'est très clair ! Je vois beaucoup plus nettement ce qui achoppe dans la présentation de ma question de départ.

Je dois alors tâcher de raisonner en 4D…
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[fbarret]

Quelle différence pour l'observation entre " forme finale théorique" et "forme finale jamais réalisée pour l'observateur distant"?

Je considère que l'adjectif « théorique » pourrait être interprété dans le contexte de ce thread et dit par moi comme d'une forme qui n'a une existence que, au mieux, absolument invérifiable sinon absolument nulle. Si ça ne reflète pas exactement mon idée et comme je suis repris sur cette notion, je préfère l'éviter et conditionner explicitement la notion de forme non réalisée à la situation de l'observateur : la forme peut rester en même temps bien réelle ailleurs…
J'essaie seulement d'adapter mon vocabulaire à un domaine dans lequel je n'ai pas du tout l'habitude de discuter...

[Amanuensis]

Je dois alors tâcher de raisonner en 4D…

Les diagrammes de Penrose, cités plus tôt dans la discussion, sont des exemples de "descriptions en 4D" (en fait, ils sont 2D, une dimension de "temps", une "d'espace" (1), mais c'est en essence du 4D moins deux dimensions spatiales). Comme déjà indiqué, une fois qu'on a "digéré" l'idée, c'est une excellente manière de comprendre une description "en quatre dimensions".

(1) Entre guillemets, car il faut surtout pas interpréter en temps et espace indépendants.

[mmanu_F]

Je ne connaissais pas le concept de trou noir primordial - merci encore.

éh bien j'ai une bonne nouvelle pour toi : LIGO pourrait avoir détecté des trous noirs primordiaux (et par là même les constituants de la matière noire) !

[YobiTrix]

bonsoir,
excusez-moi, mais quand on "regarde" un objet qui tombe dans un TN, si cette phrase avait un sens "on a beau le voir près de l'horizon sans jamais le franchir" alors, si on "observait" un trou noir, on devrait "voir" tout ce qui est tombé dedans depuis qu'il est trou noir, tout les "objets" collés à l'horizon, même les astres avalés etc ... ça tient pas la route ... ce n'est plus un TN, c'est une sorte d'aimant avec plein de trucs collés dessus ....
pour moi cette question n'a aucun sens, un objet avalé disparait, point.
avec ce genre de raisonnement, on a vu des flèches qui faisaient à chaque fois la moitié du chemin restant vers la cible, sans jamais l'atteindre ...
à bientôt

[stefpell]

Bonjour,

Avant que vous repartiez pour un tour de manège avec YobiTrix, j'aurais un petite question :

Quand l'horizon d'un trou noir est en formation, est-ce qu'il y a oscillation horizon/pas horizon/horizon/pas horizon ou c'est comme quand on crève un ballon plein d'eau, aussitôt qu'ils y a dépassement du point critique le tout se propage à toute la surface ?

(par intuition je répondrais le ballon...)

Merci encore pour votre travail formidable !

Stef

[mike.p]

Salut YobiTrix,

on ne peut pas le voir. Sauf bien sûr, si on arrive à le voir avec des ondes gravitationnelles qu'un bon modèle confirme avoir aussi reçues du trou noir complètement fusionné et tournant à une vitesse bien précise ! ( sous réserve de l'arrière plan théorique )

Donc, on peut le savoir par l'observation directe ou par extrapolation d'autres observations mais pas le voir avec de la lumière qui serait trop redshiftée pour nous parvenir de manière mesurable et exploitable à l'échelle humaine.

On peut faire évoluer le sens commun en supposant définitivement que le temps de la physique est celui qu'on mesure. Ce n'est pas étonnant, les prédictions en physique sont des prédictions de mesures.

Il est possible de faire dans le temps subjectif, celui de notre conscience, mais il faudra définir une subjectivité correspondante pour s'accomoder de prédictions ne correspondant pas aux mesures.

Bon, si on veut aller aux limites du consensus, il faudrait se demander si les étoiles en cours de digestion ( en termes de détection lumineuse ) et qu'on dit gelées, peuvent cacher l'arrière plan alors qu'elles mêmes n'irradient plus normalement vers l'observateur lointain. Quel que soit l'effet lumineux, s'il devait y en avoir un qui soit caractéristique, ce serait une façon de voir. Ligo doit bientôt publier des simulations haute définition ( pour faire mieux que les simulations sans explications qu'on voit souvent ). Je suis curieux de savoir comment ils traiteront l'arrière plan.

[pm42]

bonsoir,
on devrait "voir" tout ce qui est tombé dedans depuis qu'il est trou noir, tout les "objets" collés à l'horizon, même les astres avalés etc ... ça tient pas la route ... .

Ce point a été expliqué plusieurs fois dans ce fil.

avec ce genre de raisonnement, on a vu des flèches qui faisaient à chaque fois la moitié du chemin restant vers la cible, sans jamais l'atteindre ...

Ce point aussi a été abordé.

[pm42]

bonsoir,
on devrait "voir" tout ce qui est tombé dedans depuis qu'il est trou noir, tout les "objets" collés à l'horizon, même les astres avalés etc ... ça tient pas la route ... .

Ce point a été expliqué plusieurs fois dans ce fil et 1 fois de plus par mike.p.

avec ce genre de raisonnement, on a vu des flèches qui faisaient à chaque fois la moitié du chemin restant vers la cible, sans jamais l'atteindre ...

Ce point aussi a été abordé.

pour moi cette question n'a aucun sens, un objet avalé disparait, point.

Oui mais pour le reste de gens ici, la question a un sens, il a été expliqué et il est sans doute instructif de lire les dites explications.

[invite73192618]

Oui mais pour le reste de gens ici, la question a un sens, il a été expliqué et il est sans doute instructif de lire les dites explications.

Je crois connaitre très bien les arguments donnés à l'appui de l'idée qu'on ne voit jamais un objet tomber dans un trou noir. Malgré tout, je ne vois toujours pas comment de puissants penseurs (et il y a en a plusieurs qui défendent cette position) peuvent ne pas voir à quel point cette position est absurde.

Dire cela, cela voudrait dire que les ondes gravitationnelles émises par la fusion de deux trous noirs ne sont pas une preuve observable de cette fusion.
Dire cela, cela voudrait dire qu'on ne peut pas mesurer la frontière d'un trou noir même quand il émet des radiations Hawking significatives.
Dire cela, cela voudrait dire qu'on ne pourrait pas mesurer les variations de rotation d'un trou noir malgré le mécanisme de Penrose.
Dire cela, cela voudrait dire qu'on ne sait toujours pas si un trou noir s'est formé même après qu'il se soit évaporé.

Personnellement, ma position est qu'on peut très bien mesurer le franchissement d'un trou noir, tout simplement en examinant le comportement de l'horizon. Parfois j'ai l'impression que, si les diagrammes de Penrose pouvait montrer les variations de l'horizon plutôt que d'assumer une distribution statique, la moitié du chemin serait faite.

[Amanuensis]

Je crois connaitre très bien les arguments donnés à l'appui de l'idée qu'on ne voit jamais un objet tomber dans un trou noir.

Quels sont-ils, à part la simple Relativité Générale, sans laquelle toutes les notions d'horizon, d'ondes gravitationnelles, etc., ne pas seraient même définies?

La RG serait-elle contradictoire?

[Amanuensis]

Dire cela, cela voudrait dire que les ondes gravitationnelles émises par la fusion de deux trous noirs ne sont pas une preuve observable de cette fusion.
Dire cela, cela voudrait dire qu'on ne peut pas mesurer la frontière d'un trou noir même quand il émet des radiations Hawking significatives.
Dire cela, cela voudrait dire qu'on ne pourrait pas mesurer les variations de rotation d'un trou noir malgré le mécanisme de Penrose.
Dire cela, cela voudrait dire qu'on ne sait toujours pas si un trou noir s'est formé même après qu'il se soit évaporé.

Certes! Et alors? Où y aurait-il un problème?

Je trouve intéressant que ces questions sont présentées comme posant problème alors qu'elles ne sont que ambiguïtés de vocabulaire ou jeu sur le temps sur des phénomènes fort complexes. Or la non observation du franchissement de l'horizon n'est que l'application d'une propriété de base de la RG (la causalité), qui dit que l'intérieur et le franchissement d'un cône futur ne peuvent pas être observés par un observateur restant indéfiniment à l'extérieur de ce cône (1).

Si on ne comprend pas et ne sait pas appliquer une propriété de base d'une théorie, comment espérer réfléchir correctement aux phénomènes plus complexes prédit par la même théorie?

(1) Propriété d'ailleurs valable (et étudiable) en RR, cf. l'horizon dans les coordonnées de Rindler.

[Amanuensis]

les diagrammes de Penrose (...) plutôt que d'assumer une distribution statique

Il n'y a pas de telle hypothèse pour qu'un diagramme de Penrose soit possible. La seule hypothèse est la symétrie sphérique (c'est ce qui permet de "supprimer deux dimensions"). L'horizon (et plus généralement tout cône futur) a toujours la même représentation dans un diagramme de Penrose, simplement parce que c'est une surface de genre lumière.

La variation de masse n'est pas visible dans le diagramme, elle affecte la métrique, et un diagramme donné est compatible avec une infinité de métriques. Comme souvent en RG il ne faut pas confondre coordonnées et espace-temps.

[invite73192618]

La RG serait-elle contradictoire?

Pas que je sache. En revanche il me semble bien connu que la RG est insuffisante pour décrire ce qui arrive à un trou noir.

ces questions (...) ne sont que ambiguïtés de vocabulaire

C'est difficile de comprendre cette remarque. Les ondes gravitationnelles, la distribution de la radiation Hawking, l'extraction d'énergie d'un trou noir par le mécanisme de Penrose, et même le constat de la disparition d'un trou noir... ces 'questions' seraient des ambiguïtés de vocabulaire plutôt que des observables?

Il n'y a pas de telle hypothèse pour qu'un diagramme de Penrose soit possible.

Ok. Je suis présentement en orbite autour d'un trou noir dans sa phase finale d'évaporation (enfin, 'présentement', c'est juste une façon de parler), pourrais-tu STP m'envoyer le diagramme de Penrose qui s'applique?

[pm42]

En revanche il me semble bien connu que la RG est insuffisante pour décrire ce qui arrive à un trou noir.

Ah bon ? Pourtant, ce n'est pas la RG qui prédit et décrit les trous noirs ? Cette insuffisance ne s'applique t'elle pas qu'à la singularité, pas à tout le reste ?
Sinon, comment expliquer la concordance entre la théorie et tous les observations ?
Et notamment celle récente lors de la détection des ondes gravitationnelles ? Si la RG est insuffisante, pourquoi est ce que les courbes mesurées par LIGO correspondent aussi bien aux calculs fait en RG justement ?

[invite73192618]

Cette insuffisance ne s'applique t'elle pas qu'à la singularité, pas à tout le reste ?

Pas du tout, et ce n'est en rien controversé que l'évaporation est un phénomène quantique non décrit par la RG.

Si la RG est insuffisante, pourquoi est ce que les courbes mesurées par LIGO correspondent aussi bien aux calculs fait en RG justement ?

Si la gravitation Newtonienne est insuffisante, pourquoi... parce que la gravitation Newtonienne et la RG sont d'excellentes approximations pour le comportement lorsque la gravité et le rayonnement Hawking sont faibles, respectivement.

[mmanu_F]

En revanche il me semble bien connu que la RG est insuffisante pour décrire ce qui arrive à un trou noir.

je crois que Jiav parle de l'évaporation des trous noirs et des tensions qui en découlent pour conserver l'information. On se rapproche doucement du paradoxe des murs de feu...

[pm42]

je crois que Jiav parle de l'évaporation des trous noirs et des tensions qui en découlent pour conserver l'information. On se rapproche doucement du paradoxe des murs de feu...

Oui mais j'ai du mal à voir le rapport avec :

Je crois connaitre très bien les arguments donnés à l'appui de l'idée qu'on ne voit jamais un objet tomber dans un trou noir. Malgré tout, je ne vois toujours pas comment de puissants penseurs (et il y a en a plusieurs qui défendent cette position) peuvent ne pas voir à quel point cette position est absurde.
Dire cela, cela voudrait dire que les ondes gravitationnelles émises par la fusion de deux trous noirs ne sont pas une preuve observable de cette fusion.

Et avec :

Personnellement, ma position est qu'on peut très bien mesurer le franchissement d'un trou noir, tout simplement en examinant le comportement de l'horizon.

Ces arguments semblent contradictoires avec la RG. Donc parler des comportements quantiques à coté ne permet pas de résoudre cette contradiction.
De plus, nous parlons de trous noirs stellaires au moins. J'aimerais donc savoir quels sources prévoient que la RG n'est plus valide à l'horizon au point de permettre de voir un objet le traverser à cause du rayonnement Hawking.
Est ce que ce rayonnement est si intense qu'on sorte du domaine de validité de la RG dans le cas de trous noirs de ces masses ?

[mmanu_F]

Est ce que ce rayonnement est si intense qu'on sorte du domaine de validité de la RG dans le cas de trous noirs de ces masses ?

pas à mma connaissance, indeed.

[invite73192618]

On se rapproche doucement du paradoxe des murs de feu...

Pas que je sache. Ce paradoxe est uniquement pour les observateurs qui ont déjà franchi l'horizon, n'est-ce pas?

Donc parler des comportements quantiques à coté ne permet pas de résoudre cette contradiction.

Tu as raison que mon objection s'étend également (et possiblement à tort) à des situations pour lesquelles le comportement quantique est négligeable. Néanmoins, es-tu d'accord que c'est une position qui devient complètement absurde dès qu'on a des effets quantiques non négligeables?

[pm42]

Néanmoins, es-tu d'accord que c'est une position qui devient complètement absurde dès qu'on a des effets quantiques non négligeables?

Je n'ai pas d'opinion et je me demande si faute de théorie de la gravitation quantique, on peut traiter le cas.
Est ce que tu peux développer ton point de vue ?

[mmanu_F]

Pas que je sache. Ce paradoxe est uniquement pour les observateurs qui ont déjà franchi l'horizon, n'est-ce pas?

s'il ne concernait que l'observateur dans le TN, il n'y aurait plus vraiment de paradoxe (sauf pour le pauvre bougre à l'intérieur, mais qui s'en soucie ?).

[invite73192618]

Est ce que tu peux développer ton point de vue ?

Selon une position amanuensis-like, un observateur extérieur qui envoi un objet dans un trou noir ne peut faire aucune mesure indiquant que l'objet a franchi l'horizon, et toute tentative en ce sens est au mieux un abus de vocabulaire, au pire une incompréhension de la RG. Cette position me semble parfaitement intenable depuis qu'on sait que, un trou noir, ça s'évapore dans une explosion finale parfaitement mesurable.

s'il ne concernait que l'observateur dans le TN, il n'y aurait plus vraiment de paradoxe

Je n'ai pas tout compris aux murs de feu (en particulier, pourquoi ne pas supposer des chewing-gums géants plutôt qu'un mur de feu? Ça résout le paradoxe aussi bien, et ça se mâche mieux), mais sur ce point je pense que tu fais erreur, i.e. le paradoxe n'est pas supposé être détectable par des observateurs extérieurs.

[invite06459106]

un observateur extérieur qui envoi un objet dans un trou noir ne peut faire aucune mesure indiquant que l'objet a franchi l'horizon, et toute tentative en ce sens est au mieux un abus de vocabulaire, au pire une incompréhension de la RG.

La RG ne permet-elle pas de prédire? L'horizon n'a rien d'une barrière physique, si il y a des effets quantique à prendre en compte on retombe sur le firewall.
Si il y a impossibilité d'observation, que fait-on du "pouvoir prédictif" des théories? Quels éléments permettent de dire : Stop, à partir de là...méfiance.?

[invite73192618]

La RG ne permet-elle pas de prédire?

Bien sur. La question est vraiment de savoir si c'est possible de le mesurer.

[pm42]

Selon une position amanuensis-like, un observateur extérieur qui envoi un objet dans un trou noir ne peut faire aucune mesure indiquant que l'objet a franchi l'horizon, et toute tentative en ce sens est au mieux un abus de vocabulaire, au pire une incompréhension de la RG. Cette position me semble parfaitement intenable depuis qu'on sait que, un trou noir, ça s'évapore dans une explosion finale parfaitement mesurable.

J'ai du mal à faire le lien : un observateur extérieur lointain (sinon, je crois qu'avec une bonne métrique, on détecte le passage de l'horizon, à valider) ne voit pas un objet tomber dans le trou noir. Il le voit se décaler vers le rouge de plus en plus jusqu'au moment où rien n'est observable...
En même temps, il constate la présence d'un trou noir : un horizon d'où rien ne sort, une masse supérieure à la limite de Schwarzschild, etc.

S'il attend très, très, très longtemps, il va constater une diminution de masse, l'émission de particules puis l'explosion finale en effet. En quoi est ce contradictoire ?

[invite06459106]

La question est vraiment de savoir si c'est possible de le mesurer.

C'est clair, mais à moins d' être observateur plongeant vers le TN pour faire des mesures sur l'objets, on ne peut pas faire de mesure...alors que fait-on?
C'est pour cela que je parlais de barrière physique de l'horizon des événements, c'est une barrière liée à l'observateur, non? Physiquement, on pourrait faire des mesures, si on est suicidaire.

[mmanu_F]

je pense que tu fais erreur, i.e. le paradoxe n'est pas supposé être détectable par des observateurs extérieurs.

tu as raisons, je pensais dans les termes originaux de la complémentarité (pour lesquels un seul observateur ne peut pas voir les deux clones quantiques). AMPS veulent justement montrer l'inconsistence de la complémentarité et trouvent une configuration où le paradoxe apparait pour un seul observateur (qui doit forcément sauter dans le trou) et ne s'exprime plus en terme de clonage quantique mais d'intrication monogame.

[Amanuensis]

on sait que, un trou noir, ça s'évapore dans une explosion finale parfaitement mesurable.

Déjà, ce "on sait que" n'est à l'heure actuelle qu'une construction théorique, à ce que j'en comprends. Une telle "explosion" n'a jamais été observée ni mesurée, si?

Laissons cela de côté.

parfaitement mesurable.

L'usage de "parfaitement" sent la rhétorique à plein nez. Mesurable par qui? L'emploi en absolutif (sans sujet) rend l'affirmation assez vide. Et que signifie "mesurable"? Là encore, vide dans l'état. Faudrait préciser, qui mesure, ce qu'il mesure, bref, préciser l'assertion suffisamment pour qu'elle passe en physique.

Selon une position amanuensis-like, un observateur extérieur qui envoi un objet dans un trou noir ne peut faire aucune mesure indiquant que l'objet a franchi l'horizon, et toute tentative en ce sens est au mieux un abus de vocabulaire, au pire une incompréhension de la RG. Cette position me semble parfaitement intenable depuis qu'on sait que, un trou noir, ça s'évapore dans une explosion finale parfaitement mesurable.

Dans un diagramme de Penrose présentant une évaporation, il y a bien des observateurs extérieurs passant le cône futur de l'événement fondateur du trou noir sans finir dans la singularité, s'ils le passent après l'intersection entre la singularité et le cône (cet "après" est bien défini). Mais ce même diagramme montre qu'ils ne peuvent pas observer un objet après que cet objet a franchi l'horizon, donc rien qui leur permette de voir "que l'objet a franchi l'horizon".

Ce que ces observateurs voient (et peuvent mesurer) n'est pas clair pour moi, je n'y connais pas assez pour déterminer quelques points essentiels, principalement liés à la métrique (qui n'est pas apparente dans les diagrammes). Par exemple quel est le statut du point d'intersection entre l'horizon et la singularité? Cette dernière étant une singularité de courbure, on peut penser que l'intersection est aussi une singularité de courbure. Comment ces observateurs "voient" cette intersection, sachant qu'elle est "devant" les franchissements, du moins ceux "radiaux".

[Amanuensis]

Pas que je sache. En revanche il me semble bien connu que la RG est insuffisante pour décrire ce qui arrive à un trou noir.

C'est bien le problème avec des constructions théoriques. Elles sont toujours insuffisantes, simplement parce que la physique concerne, in fine, ce qui est observé.

C'est difficile de comprendre cette remarque. Les ondes gravitationnelles, la distribution de la radiation Hawking, l'extraction d'énergie d'un trou noir par le mécanisme de Penrose, et même le constat de la disparition d'un trou noir... ces 'questions' seraient des ambiguïtés de vocabulaire plutôt que des observables?

C'est que les ambiguïtés du texte étaient ailleurs, non?

Ok. Je suis présentement en orbite autour d'un trou noir dans sa phase finale d'évaporation (enfin, 'présentement', c'est juste une façon de parler), pourrais-tu STP m'envoyer le diagramme de Penrose qui s'applique?

Tu ne le connais pas? Comment peux-tu alors discuter du sujet comme tu le fais, avec force assertions de forme "littéraire"?