GW250114 : Test de la loi de Hawking sur l'aire des trous noirs

[yves95210]

Bonjour,

Je signale une publication, que je n'ai pas eu le courage d'essayer de lire mais qui me semble importante : "GW250114: Testing Hawking’s Area Law and the Kerr Nature of Black Holes". A ma connaissance il s'agit de la première observation qui permette de réaliser le premier de ces deux tests. En voici l'abstract :

The gravitational-wave signal GW250114 was observed by the two LIGO detectors with a network matched-filter signal-to-noise ratio of 80. The signal was emitted by the coalescence of two black holes with near-equal masses m₁=33.6+1.2−0.8⁢M⊙ and m₂=32.2+0.8−1.3⁢M⊙, and small spins ꭓ_1,2≤0.26 (90% credibility) and negligible eccentricity e⁢≤0.03. Postmerger data excluding the peak region are consistent with the dominant quadrupolar (ℓ=|m|=2) mode of a Kerr black hole and its first overtone. We constrain the modes’ frequencies to ±30% of the Kerr spectrum, providing a test of the remnant’s Kerr nature. We also examine Hawking’s area law, also known as the second law of black hole mechanics, which states that the total area of the black hole event horizons cannot decrease with time. A range of analyses that exclude up to five of the strongest merger cycles confirm that the remnant area is larger than the sum of the initial areas to high credibility.

Pour les non-spécialistes, voici (traduit) un message sur X de la physicienne Sabine Hossenfelder :

L'un des travaux scientifiques les plus influents de Stephen Hawking a été confirmé la semaine dernière par un signal gravitationnel puissant.
Ce signal a été détecté en janvier dernier par la collaboration LIGO/Virgo/Karga, qui regroupe quatre interféromètres gravitationnels situés aux États-Unis, en Italie et au Japon. L'analyse a révélé qu'il s'agissait de la fusion de deux trous noirs d'une masse d'environ 30 masses solaires chacun.
La prédiction de Hawking (connue sous le nom de « théorème de l'aire des trous noirs ») était que, puisque la surface des trous noirs (qui est proportionnelle au carré de leur masse) détermine leur entropie, la surface totale ne peut qu'augmenter lors d'une fusion. La nouvelle observation confirme magnifiquement cette théorie.

Traduit avec DeepL.com (version gratuite)

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[ThM55]

La remarque d'Hossenfelder lie cette seconde loi à l'entropie. C'est correct, bien sûr, mais même si on ignore cette question d'entropie, on a en relativité générale classique le théorème de l'aire de Hawking, qui date de 1971. Il se déduit d'une condition sur l'énergie (condition d'énergie nulle) et des propriétés des congruences géodésiques. Historiquement, c'est antérieur aux idées de Bekenstein sur l'entropie de trous noirs et il a été déduit de la relativité classique sans prendre en compte des effets quantique ou les idées de la thermodynamique des trous noirs, qui sont arrivées plus tard. D'autre part, je ne dirais pas que cela confirme magnifiquement la théorie: avec un seul exemple, ce qu'on peut dire c'est qu'elle n'est pas réfutée.

C'est toutefois un très beau résultat qui montre le potentiel extraordinaire de ces observatoires d'ondes gravitationnelles. Il y a seulement 30 ans on pouvait à peine rêver de telles observations. C'est pourquoi aussi les menaces budgétaires qui pèsent sur Ligo à partir de 2026 sont plutôt déprimantes. Un courant anti-science est à l’œuvre et c'est désolant.

[ThM55]

Un article à ce sujet: https://www.science.org/content/arti...form-astronomy .