Est-il possible qu'un trou noir ne s'évapore pas ?

[Deedee81]

RE,

J'ai un peu de temps, je suis en train de formater mes vidéos pour youtube

Je me lance.

Tout d'abord, pour PI6713, pour le message 46, je ne suis pas vraiment spécialiste de la thermodynamique hors équilibre. Sujet difficile s'il en est.
Ceci dit, mon explication pour les TN et le paradoxe de l'information reste valable. Pas seulement parce qu'on est quasiment à l'équilibre thermodynamique mais tout simplement par ce que je ne me place pas dans ce cadre mais dans le problème de l'évolution unitaire de la MQ (qui est le vrai paradoxe de l'information). Pour le lien information - entropie hors équilibre, je laisse plus compétent aborder le problème.

Ces notions impliquent la présence d'un trou noir et non d'un astre en effondrement. La question sous-jacente est en fait : doit on dés lors considérer que le rayonnement Hawking n'existera jamais pour nous, observateurs distants ?
Si quelqu'un de compétent passe par là, ce serait sympa.

Notons que la première démonstration de Hawking concernait un astre en effondrement et non un "TN éternel". Et ça donne un rayonnement.
Même si maintenant beaucoup d'articles (pas tous) présentent la solution TN éternel (c'est plus facile en fait).

Pourquoi y a-t-il un rayonnement de Hawking même pour un astre en effondrement ? (alors que pour un observateur éloigné il ne voit jamais le TN se former, l'horizon étant un horizon futur).

Explication (en mode vulgarisation ).

D'une part, cette absence "visible" (pas au sens optique, de toute façon il devient vite totalement noir) est une illusion. J'en avais déjà parlé sur Futura avec l'expérience de pensée (allons sauver le soldat Ryan qui s'approche du trou noir sans jamais l'atteindre : raté, on le rattrape.... sous l'horizon !!!!) La visualisation avec des diagrammes de Penrose ou de KS est très claire là-dessus. Le fait est que dans notre petit coin de paradis nous n'avons accès qu'à une partie de l'espace-temps. C'est pire que le "cartes" de coordonnées en relativité générale, ici il s'agit réellement de zones d'où aucune information ne peut provenir : l'intérieur du TN. Et de fait, forcément, on se ne peut voir le voyageur atteindre l'horizon ou l'horizon se former pour un effondrement. Mais nous ne sommes pas des bébés qui croient qu'un ballon hors de leur vue n'existe pas. Inaccessible ne veut pas dire inexistant. Et de fait un rayonnement de Hawking (qui ne vient PAS de l'intérieur du trou noir) peut nous parvenir.

Le rayonnement de Hawking se forme hors de l'horizon, proche de celui-ci. Et donc il peut nous atteindre. Pour l'endroit d'où est émit le rayonnement, c'est exactement comme pour nous : l'horizon est perpétuellement dans le futur. C'est vrai pour un TN éternel et a fortiori pour un corps en effondrement. Et donc le rayonnement peut être émit et reçu.

A noter d'ailleurs qu'un rayonnement existe avant même que la matière en effondrement ne forme l'horizon. Mais dans cette phase, le rayonnement n'est pas tout à fait celui d'un corps noir (la matière qui forme le TN est "encore là", ça n'a donc rien de surprenant). J'ai vu le calcul de cette phase transitoire (très courte) sur ArXiv : un cauchemar de mathématicien/théoricien !!!! Je serais bien en peine de détailler certaines étapes du calcul. Je fais donc confiance aux auteurs.

EDIT La question pourrait se poser avec cette explication : mais alors pourquoi faut-il un horizon ? Car la contre-partie "énergie négative" de la fluctuation quantique à l'origine du rayonnement doit plonger dans le TN pour "permettre" à l'autre de s'échapper. Et pour cette contre-partie, là le bébé voit le ballon et entre dans la partie de l'ET qui nous est inaccessible (c'est là que "cette partie existe" intervient).
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[papy-alain]

Merci, Deedee, pour cette explication détaillée. Mais quand tu dis

Le rayonnement de Hawking se forme hors de l'horizon, proche de celui-ci. Et donc il peut nous atteindre. Pour l'endroit d'où est émit le rayonnement, c'est exactement comme pour nous : l'horizon est perpétuellement dans le futur. C'est vrai pour un TN éternel et a fortiori pour un corps en effondrement. Et donc le rayonnement peut être émit et reçu.
A noter d'ailleurs qu'un rayonnement existe avant même que la matière en effondrement ne forme l'horizon...

cela pourrait il signifier qu'il pourrait également exister un rayonnement Hawking pour les étoiles à neutrons, dés lors où leur masse serait telle qu'elles soient proche d'être un TN ?

[Deedee81]

cela pourrait il signifier qu'il pourrait également exister un rayonnement Hawking pour les étoiles à neutrons, dés lors où leur masse serait telle qu'elles soient proche d'être un TN ?

Uniquement si ce TN se forme, sinon pas de rayonnement (voir mon "EDIT" ci-dessus).

Plus généralement, même sans horizon on peut avoir un rayonnement mais il faut une gravité fortement variable au cours du temps (on a des solutions possibles de ce type en cosmologie).

[papy-alain]

C'est là que je me pose des questions sur la nature même du phénomène.
Parce que la théorie dit que deux particules peuvent être intriquées tout en étant distantes l'une de l'autre de plusieurs années-lumière.
Il se pourrait donc qu'elles s'éloignent de plus en plus l'une de l'autre jusqu'à être séparées définitivement par le jeu de l'expansion.
Dés lors où elles franchissent leur horizon respectif (qui n'est pas ici un horizon gravitationnel comme pour un TN) n'y a-t-il pas dans ce cas un phénomène qui pourrait être assimilé au rayonnement Hawking, mais dont la cause physique serait totalement différente ?

[Deedee81]

Salut,

Tu as raison de parler d'horizon pour le cas cosmologique, j'ai oublié de le dire.
EDIT ci-dessous, avec Unruh = référentiel de Rindler, il y a aussi un horizon

n'y a-t-il pas dans ce cas un phénomène qui pourrait être assimilé au rayonnement Hawking, mais dont la cause physique serait totalement différente ?

La question est très pertinente car il y a bel et bien un cas différent : le rayonnement de Unruh. Comment en effet expliquer un tel rayonnement (qu'on pourrait "récupérer" avec un capteur approprié) alors que dans le repère inertiel il n'y a rien. En fait, on peut attribuer ce "rayonnement" à la force/cause de l'accélération. Ca agit un peu comme un rayonnement de freinage (mais d'origine gravitationnelle et non dû à la charge électrique).

C'est très différent du rayonnement de Hawking qui est un rayonnement "réel" dans la mesure où sans (nous-mêmes) être accéléré, on peut le capter.

Dans le livre de Birrel et Davies ils font une analyse poussée de ça en remplaçant l'observateur par un oscillateur harmonique et en étudiant les états excités (les calculs sont affreux).

Dans le cas cosmologique on trouve de tout, et il faut bien le dire, souvent ambigu car contrairement à la théorie quantique des champs "orthodoxe" (où on a un bon vieux espace de Minkowski) on manque de "référence" pour définir rayonnement et particules, selon le "vide" qu'on choisit (vide de Hartle-Hawking, vide heu me souvient plus du nom, un truc comme Boilant, vide avec évolution "calme", thermique, etc....) on a des résultats différents. L'interprétation physique peut être fort délicate.

[invite73192618]

Uniquement si ce TN se forme, sinon pas de rayonnement

Ta réponse me surprend. Aurais-tu une référence?

Pour moi le rayonnement Hawking est l'analogue de l'effet Unruh. Je m'attend donc à un rayonnement chaque fois qu'il y a accélèration. Si tu es immobile devant une étoile à neutron, alors tu n'es pas en chute libre, donc tu es dans un référentiel uniformément accéléré, donc il devrait y avoir un rayonnement (quoique probablement excessivement difficile à détecter).

(croisement)

C'est très différent du rayonnement de Hawking qui est un rayonnement "réel" dans la mesure où sans (nous-mêmes) être accéléré, on peut le capter.

[papy-alain]

Salut,

Tu as raison de parler d'horizon pour le cas cosmologique, j'ai oublié de le dire.
EDIT ci-dessous, avec Unruh = référentiel de Rindler, il y a aussi un horizon



La question est très pertinente car il y a bel et bien un cas différent : le rayonnement de Unruh. Comment en effet expliquer un tel rayonnement (qu'on pourrait "récupérer" avec un capteur approprié) alors que dans le repère inertiel il n'y a rien. En fait, on peut attribuer ce "rayonnement" à la force/cause de l'accélération. Ca agit un peu comme un rayonnement de freinage (mais d'origine gravitationnelle et non dû à la charge électrique).

C'est très différent du rayonnement de Hawking qui est un rayonnement "réel" dans la mesure où sans (nous-mêmes) être accéléré, on peut le capter.

Dans le livre de Birrel et Davies ils font une analyse poussée de ça en remplaçant l'observateur par un oscillateur harmonique et en étudiant les états excités (les calculs sont affreux).

Dans le cas cosmologique on trouve de tout, et il faut bien le dire, souvent ambigu car contrairement à la théorie quantique des champs "orthodoxe" (où on a un bon vieux espace de Minkowski) on manque de "référence" pour définir rayonnement et particules, selon le "vide" qu'on choisit (vide de Hartle-Hawking, vide heu me souvient plus du nom, un truc comme Boilant, vide avec évolution "calme", thermique, etc....) on a des résultats différents. L'interprétation physique peut être fort délicate.

En posant ma dernière question, je n'avais pas vraiment en tête l'effet Unruh, qui est le résultat d'une accélération, mais plutôt la séparation de deux particules virtuelles par leur horizon cosmologique, fondamentalement différent de l'horizon d'un TN. Avec, dans ce cas, la difficulté de définir quelle particule est à énergie négative ou positive...

[invite73192618]

Uniquement si ce TN se forme, sinon pas de rayonnement

Peter Shor est d'accord avec toi, donc il me reste juste à relire jusqu'à ce que la lumière me rejoigne

https://physics.stackexchange.com/qu...radiation?rq=1

[Deedee81]

Salut,

Je vois que tu as trouvé mais note que :

Pour moi le rayonnement Hawking est l'analogue de l'effet Unruh. Je m'attend donc à un rayonnement chaque fois qu'il y a accélèration.

Dans le référentiel accéléré (Rindler) il y a bel et bien un horizon (dit de Rindler évidemment).