Paradoxe entre rayonnement d'Hawking et rayon de Schwarzschild

[invite2ee4fc4b]

Bonjour,

Dans le cadre d'un trou noir, le rayon de Schwarzschild represente une gravité maximum, où le temps lui-même n'a plus court. théoriquement, il est possible pour un observateur A piégé en son sein de contempler l'infini et donc la mort de l'univers. Bien sûr, l'observateur A ne serait plus conscient car préalablement déchiqueté par les effets de marées, mais c'est pour l'exemple.

Du coup, un observateur B situé dans une navette spatiale en dehors du champ gravitationnel exercé par le trou noir, ne devrait pas pouvoir observer son évaporation totale. C'est plutôt la matière piegée dans le rayon de Schwarzschild qui devrait voir mourir l'observateur B. Comment se fait-il que l'on puisse assister à des évaporations de trous noirs?

L'évaporation semble être due à un effet quantique, qui scinde un couple de particule virtuelle apparu suite à une fluctuation électromagnétique du vide. Normalement, le couple doit s'annihiler instantanément, mais le trou noir attire l'une d'elle vers lui, laissant l'autre seule dans l'espace "sain". Par conséquent, la particule quantique restante capture une micro-charge gravitationnelle du trou noir pour subsister afin de respecter un principe d'équilibre physique. C'est le fameux rayonnement d'Hawking.

Mais cela suffit-il réellement à reprendre toute la masse ingérée par le trou noir et provoquer son évaporation avant qu'il ne puisse constater la fin de l'univers?

De plus, si toute la matière est reprise par des milliards de particules séparées en lisière du trou noir, cela ne devrait-il pas reformer une zone gravitationnelle énorme (car toute la masse autrefois disparue se retrouve de nouveau libre sous une forme déchiquetée certes, mais bien présente), et donc un nouveau trou noir, ce qui rendrait le processus sans fin?

Merci.
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[pm42]

Dans le cadre d'un trou noir, le rayon de Schwarzschild represente une gravité maximum, où le temps lui-même n'a plus court. théoriquement, il est possible pour un observateur A piégé en son sein de contempler l'infini et donc la mort de l'univers.

Pas vraiment. Vous confondez le point où même la lumière ne peut plus s'échapper avec la singularité centrale.

Du coup, un observateur B situé dans une navette spatiale en dehors du champ gravitationnel exercé par le trou noir, ne devrait pas pouvoir observer son évaporation totale.

Pourquoi ? La dilatation du temps empèche de voir quelque chose tombant vers le trou noir franchir le dit rayon mais les particules émises s'en éloignent.

De plus, si toute la matière est reprise par des milliards de particules séparées en lisière du trou noir, cela ne devrait-il pas reformer une zone gravitationnelle énorme (car toute la masse autrefois disparue se retrouve de nouveau libre sous une forme déchiquetée certes, mais bien présente),

Les particules émisent s'éloignent du trou noir. Pourquoi resteraient elles à coté ? De plus, le rythme de l'évaporation pour un trou noir massif est très lent ce qui limite aussi la création d'une "zone gravitationnelle" des particules qui s'échappent.

[Mailou75]

Étrange question.. A quelle date fixes tu la fin de l'univers ? Ton observateur A ne restera pas "sur" l'horizon mais chutera vers la singularité. De plus son temps propre s'écoule parfaitement normalement c'est son environnement qui s'agite (blueshift). Pour un trou noir de masse solaire A met une fraction de seconde à atteindre le centre alors que le TN met 10^68ans a s'évaporer, je parie que B vivra plus longtemps que A... Enfin le rayonnement n'est pas une perte de masse/énergie puisque l'énergie rayonnée est "égale" à la masse du trou noir. Il y a perte d'information seulement.

Mais pour rebondir sur le sujet j'ai une question piège :
A chute est se "dissous" dans le TN puis il en ressort "nettoyé" sous forme d'onde.
Pour B extérieur, et tres patient, il y a un réel paradoxe :
-d'une part il voit A mettre une éternité à atteindre l'horizon
-d'autre part il reçoit le rayonnement de Hawking
Comment, pour B, A peut il etre a la fois "en train de tomber" et "deja ressorti" ?

[Mailou75]

Elle vous plait pas ma question ?.. Parce que j'ai l'impression qu'il y a vraiment un paradoxe : du point de vue de celui qui reste hors du TN il y a doublon d'information, non ?

Merci
Mailou

[A voir en vidéo sur Futura]

[0577]

Bonjour,

quelques indications:

1) le fait que B voit A mettre une éternité pour atteindre l'horizon est en effet ce que prédit la relativité générale. Mais c'est oublier la physique quantique (qui ne peut être négligée car elle est clairement utilisée dans l'autre alternative qui prévoit le rayonnement de Hawking). La question correcte est donc plutôt: B regarde A tomber vers un trou noir, en tenant compte de la relativité générale et de la physique quantique, que voit-il?

2)que signifie "voir"? (ce n'est pas une question philosophique mais physique et même presque expérimentale: comment B s'y prend-t-il pour "voir" A?)

3)quelle est la différence entre "voir" en physique classique et "voir" en physique quantique?

[invite5d6f9427]

Bonjour

Le rayon de Schwarzschild est un effet de la masse volumique du trou noir, il n'y a pas de paradoxe.

Quand un trou noir a un rayonnement de Hawking, c'est qu'il a passer plusieur phase il a vieillie et il a atteint un équilibre dynamique.

[Mailou75]

0577 t'es un petit malin ^^

Supposons que A est une étoile, qui émet des photons (donc pas besoin de le bombarder)
"Voir" c'est recevoir des photon en RG comme en MQ il me semble
Et je crois pas que la MQ modifie la RG (du moins pas encore)
T'es remarques n'otent donc rien a la question

[0577]

Comment fait-on pour différencier les photons émis par A des photons faisant partie du rayonnement de Hawking?

[Mailou75]

Les photons de A sont émis par A et ceux du rayonnement sont émis par le TN, ils n'arrivent pas de la meme direction.. C domage c'était une bonne question je trouve..

[0577]

Les photons de A sont émis par A et ceux du rayonnement sont émis par le TN, ils n'arrivent pas de la meme direction.. C domage c'était une bonne question je trouve..

Même si A est très proche de l'horizon? L'horizon est sphérique et le rayonnement de Hawking est émis dans toutes les directions.

[invite6c250b59]

-d'une part il voit A mettre une éternité à atteindre l'horizon

Non, les photons émis par A subissent très rapidement une perte d'énergie par rougissement, ce qui implique qu'en un temps fini (et un temps en fait très court) il n'est plus possible de recevoir de photon en provenance de A.

http://math.ucr.edu/home/baez/physic...s/fall_in.html

[Mailou75]

Salut,

Même si A est très proche de l'horizon? L'horizon est sphérique et le rayonnement de Hawking est émis dans toutes les directions.

Un photon émis parfaitement radialement juste devant l'horizon s'échappe radialement certes, mais il existe toute une gamme d'angles qui font que le photon va tourner un peu autour du TN avant de s'en échapper.

Non, les photons émis par A subissent très rapidement une perte d'énergie par rougissement, ce qui implique qu'en un temps fini (et un temps en fait très court) il n'est plus possible de recevoir de photon en provenance de A.

Théoriquement si.

@vous deux : on fait du théorique! Je ne crois pas que dans un contexte réel il soit possible d'identifier un photon émis du rayonnement, pas plus de continuer à voir A indéfiniment... Mais d'un point de vue theorique si !

Vos etes en train d'éluder la question de base : A est à la fois en train de tomber et deja ressorti. A mon sens elle est là l'incohérence...

[invite6c250b59]

Théoriquement si.

Non, c'est impossible d'un point de vue théorique. Émettre un photon depuis une zone de plus en plus proche de l'horizon implique une énergie de plus en plus grande -c'est un problème pratique. Émettre un photon depuis l'horizon implique une énergie infinie -c'est une impossibilité théorique*.

*En fait l'impossibilité théorique arrive avant, parce qu'il faut prendre en compte que l'énergie de l'émetteur contribue à déformer l'horizon.

[Mailou75]

Bref... Considère le problème pendant que l'on peut encore voir A alors qu'il est déjà tombé et qu'il commence a ressortir sous forme de rayonnement. Merci

[invite6c093f92]

Bonjour,

A est à la fois en train de tomber et deja ressorti. A mon sens elle est là l'incohérence...

Au mien, c'est l'énoncé qui pêche...d'ou l'incohérence.
Dit autrement: A est "déja" tombé dans le TN, même si l'obs ext. le "voit" "encore" en train de chuter (ou, "fixe" et "étalé" sur l'horizon), donc rien n'empêche A de "ressortir" même si il n' est pas encore entré (pour l'obs.)..."voir" un évenement, ne veut pas dire que l'on observe l'action en train de se passer (ce qui est le prémisse de ton paradoxe, mettre en relation deux évenements comme si ceux-ci se déroulaient avec la même datation).
Autre possibilité...j'ai pas capté ce que tu voulais pointer....
Cordialement,

[0577]

Bonjour,

1)Ne peut-il pas y avoir des interactions entre A et le rayonnement de Hawking?

2)Pour l'observateur extérieur B, comment varie la température du rayonnement de Hawking quand on se rapproche de l'horizon?

[invite6c250b59]

Bref... Considère le problème pendant que l'on peut encore voir A alors qu'il est déjà tombé et qu'il commence a ressortir sous forme de rayonnement. Merci

En bref, mon point est que ça n'arrive pas. Jamais. Niet. Nada.

[invite6c250b59]

1)Ne peut-il pas y avoir des interactions entre A et le rayonnement de Hawking?

Si bien sur, c'est un rayonnement de corps noir "standard" entièrement déterminé par sa température.

2)Pour l'observateur extérieur B, comment varie la température du rayonnement de Hawking quand on se rapproche de l'horizon?

C'est un peu contradictoire, habituellement un observateur extérieur est considéré comme "à l'infini". Dans tous les cas, la température varie avec la courbure, donc conceptuellement, quel que soit le scénario la réponse dépend de si une augmentation ou une diminution de courbure se produit, ce qui se traduira par une augmentation ou une diminution de température.

[invitec998f71d]

Susskind répond à cette question du point de vue de la MQ:
Une particule passée à travers l'horizon ne pourrait etre observé que de l'intérieur du TN.
cette particule qui s'évapore est observée par qq'un restant extérieur au TN.
C'est une illustration du principe de complementarité. Si deux choses ne peuvent etre observées simultanément par un observateur
(comme la position et l'impulsion) il ne faut pas considérer qu'elles existent en dehors de leur mesure.

[invitec998f71d]

Je viens de penser à ceci.
Une fois un TN fotmé un observateur extérieur ne peut voir un objet franchir son horizon. Cela signifie t il que pour lui la mass du TN est figée?
En revanche il peut voir les particules qui s'en évapore. Il est paradoxal de dire que pour un TN qye pour l'observateur
rien n'y tombe mais qu'on peut le voir rayonner!

[Lansberg]

Je suppose, pour le premier point, que si la masse du trou noir augmente cela aura des effets sur son environnement. Si par exemple la masse du TN au centre de notre galaxie augmentait significativement cela devrait perturber les orbites des étoiles gravitant autour. Et l'observation de ces modifications amènerait à la conclusion que la masse du trou noir a augmenté. Non ??
Pour le deuxième point je ne vois pas de paradoxe. Puisqu'on sait qu'on ne peut pas voir un objet franchir l'horizon du trou noir (mais que ça se produit en réalité) et si l'évaporation d'un TN est possible, qu'est-ce qui empêcherait de détecter le rayonnement en question ?

[Lansberg]

Je vois qu'un autre fil de discussion est ouvert sur le même sujet avec des réponses aux questions que je pose.
http://forums.futura-sciences.com/de...ml#post5327086