Relativité Générale et rayonnement Hawking

[Mailou75]

La particule d'énergie négative est celle qui tombe et ça peut tout autant être de la matière ou de l'antimatière. Idem pour celle d'énergie positive qui est celle qui sort.

Dans ce cas il faut définir ce qu’est une particule «d’energie négative» puisque l’antimatière a, a priori, une energie positive (masse) ??
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[pascelus]

Dans ce cas il faut définir ce qu’est une particule «d’energie négative» puisque l’antimatière a, a priori, une energie positive (masse) ??

Particule d'énergie négative => pression négative => masses négatives => anti-gravitation => RG déclinée en bimétrie sinon on se heurte au problème qu'à soulevé Hermann Bondi en 1957 du "runaway": les masses positives attirant les masses negatives qui elle meme les repoussent, soit un mouvement perpétuel auto-accéléré plutot aberrant.
Cela implique aussi (montré par le mathématicien Souriau) que ces masses devraient avoir une flèche du temps inversée!

Bref c'est de la haute spéculation, mais il y a des modèles assez bien élaborés qui les prennent en compte...

(à noter que cette énergie négative est celle qu'on attribue au vide (énergie noire) pour lui faire expliquer l'accélération de l'expansion de l'univers...)

[invite1ef094fd]

Bonjour,

Dans ce cas il faut définir ce qu’est une particule «d’energie négative» puisque l’antimatière a, a priori, une energie positive (masse) ??

L'énergie négative est ici un concept mathématique.

Oui, l'antimatière a bien une énergie positive.
Concernant la masse, on a de bonnes raison de penser qu'elle l'est aussi, mais il faut attendre le retour des expériences au CERN, arrêté pour deux ans, pour trancher, au moins en partie.

Cordialement,

[papy-alain]

Vu qu'il est impossible d'être stationnaire sur l'horizon par définition même, la question n'a pas de réponse. C'est un peu comme de demander à quoi ressemblerait un photon si on se déplaçait à la même vitesse que lui.

Un observateur ne subit aucune contrainte, il n'a pas de masse, il est inaltérable, incolore, inodore, immuable et toujours de bonne humeur. Il se place où il veut, quand il le veut et comme il le veut.
Mais pour te contenter, on va dire qu'il se maintient un poil au-dessus de l'horizon, et que voit il ?

[Mailou75]

Ah ok... faire des spéculations sur un truc déjà faux, j’abandonne

[papy-alain]

Ah ok... faire des spéculations sur un truc déjà faux, j’abandonne

Euh...tu parles à qui ?

[Mailou75]

Plutot a mach3, mais ça n’a rien de perso, c’est pas lui qui a inventé le concept. Une façon d’expliquer l’evaporation d’une maniere encore plus tiree pas les cheveux...

[invite554578cf]

Plutot a mach3, mais ça n’a rien de perso, c’est pas lui qui a inventé le concept. Une façon d’expliquer l’evaporation d’une maniere encore plus tiree pas les cheveux...

M'enfin, pas de cheveux aux trous noirs !

[pascelus]

En parlant de spéculations, rien n'indique à coup sur que des masses négatives ne puissent pas exister. Remplacez énergie noire par masses (ou énergie) négative et la modélisation de l'univers peut etre strictement identique.
Si les masses positives repoussent les négatives on doit etre baignés (planete, systeme solaire, galaxies et amas) QUE dans des masses positives et ne jamais ni en croiser ni etre capables d'en former meme dans le LHC. Mais pour qu'elles agissent ainsi il faut compléter l'équation d'Einstein, sinon les + attirent et les - repoussent et il y a effet "runaway".

[papy-alain]

J'insiste lourdement sur ma question sans réponse : comment le rayonnement Hawking serait il perçu depuis le TN (par exemple par un observateur accéléré qui stationnerait un poil au-dessus de l'horizon ?
Si j'insiste autant, c'est parce que cette question a déjà été posée dans d'autres discussions, mais toujours sans réponse, comme si elle contenait quelque chose de dérangeant.

[invite554578cf]

J'insiste lourdement sur ma question sans réponse : comment le rayonnement Hawking serait il perçu depuis le TN (par exemple par un observateur accéléré qui stationnerait un poil au-dessus de l'horizon ?
Si j'insiste autant, c'est parce que cette question a déjà été posée dans d'autres discussions, mais toujours sans réponse, comme si elle contenait quelque chose de dérangeant.

A priori (et ça rejoint aussi les interrogations que je pose plus haut à 0577) le rayonnement lui-même est "produit" à un poil au-dessus de l'horizon, donc ton observateur est dans un référentiel très proche, voire le même (j'ai un doute là, c'est possible hein ?). De toute manière j'imagine qu'un observateur un deuxième poil plus loin ne verrait quasiment rien du dit rayonnement, vu que ce dernier doit être quasi infiniment décalé vers le rouge ?

[pm42]

vu que ce dernier doit être quasi infiniment décalé vers le rouge ?

On a plusieurs modèles dont celui là qui serait le contraire : https://fr.wikipedia.org/wiki/Mur_de_feu
Dans d'autres, le rayonnement serait plutôt produit plus loin de l'horizon (il faudrait que je retrouve).

Bref, on ne sait pas.

[pascelus]

J'insiste lourdement sur ma question sans réponse : comment le rayonnement Hawking serait il perçu depuis le TN (par exemple par un observateur accéléré qui stationnerait un poil au-dessus de l'horizon ?

Si on en croit Barrau, et si j'ai bien compris, ce rayonnement ne serait perçu (on pourrait meme dire "n'existerait") QUE par un observateur en chute libre vers le TN. Pour tout autre observateur (dont le tien) il n'existerait carément pas!... (comme pour les TN ...)

Ne pas oublier aussi que pour que ce rayonnement soit émis il faut que la température extérieure soit plus faible que le TN (stellaire de 6 Masses solaire : 10^-8K), or on en est très très loin puisque le CMB est environ à 3K. Depuis l'émission du CMB il a baissé de z (1100) et il doit encore baisser de 100000 x z environ...

[papy-alain]

A priori (et ça rejoint aussi les interrogations que je pose plus haut à 0577) le rayonnement lui-même est "produit" à un poil au-dessus de l'horizon, donc ton observateur est dans un référentiel très proche, voire le même (j'ai un doute là, c'est possible hein ?). De toute manière j'imagine qu'un observateur un deuxième poil plus loin ne verrait quasiment rien du dit rayonnement, vu que ce dernier doit être quasi infiniment décalé vers le rouge ?

Non, le rayonnement ne se produit pas nécessairement "un poil" au-dessus de l'horizon. Tu dois avoir en tête que les deux particules intriquées doivent être séparées d'une distance supérieure au quart de la circonférence du TN pour qu'elles ne puissent s'annihiler. La source du rayonnement se situe donc sur une large zone.

[papy-alain]

Ne pas oublier aussi que pour que ce rayonnement soit émis il faut que la température extérieure soit plus faible que le TN (stellaire de 6 Masses solaire : 10^-8K), or on en est très très loin puisque le CMB est environ à 3K. Depuis l'émission du CMB il a baissé de z (1100) et il doit encore baisser de 100000 x z environ...

Non, là aussi tu te trompes : le rayonnement est censé se produire continuellement, quelle que soit la température de l'Univers. La confusion vient simplement du fait que tant que la température de l'Univers est supérieure, le TN continue à recevoir plus de photons que ce qu'il est censé perdre par le RH. C'est simplement le bilan global qui fait qu'il augmente sa masse continuellement.

[invite1ef094fd]

Bonjour,

On a plusieurs modèles dont celui là qui serait le contraire : https://fr.wikipedia.org/wiki/Mur_de_feu
Dans d'autres, le rayonnement serait plutôt produit plus loin de l'horizon (il faudrait que je retrouve).

Je serais assez intéressé par le lien si vous le retrouvez.
Si on pousse assez loin, dans le cadre d'une théorie de gravitation quantique, j'aurais tendance à penser, comme 0577, que ce n'est pas bien défini dans l'espace-temps dans ces situations extrêmes. A confirmer.

J'insiste lourdement sur ma question sans réponse : comment le rayonnement Hawking serait il perçu depuis le TN (par exemple par un observateur accéléré qui stationnerait un poil au-dessus de l'horizon ?
Si j'insiste autant, c'est parce que cette question a déjà été posée dans d'autres discussions, mais toujours sans réponse, comme si elle contenait quelque chose de dérangeant.

Un poil au-dessus de l'horizon, ou à plus grande distance, si l'observateur est stationnaire (donc en accélération constante), il perçoit le rayonnement de Hawking.

Hawking radiation is required by the Unruh effect and the equivalence principle applied to black hole horizons. Close to the event horizon of a black hole, a local observer must accelerate to keep from falling in. An accelerating observer sees a thermal bath of particles that pop out of the local acceleration horizon, turn around, and free-fall back in. The condition of local thermal equilibrium implies that the consistent extension of this local thermal bath has a finite temperature at infinity, which implies that some of these particles emitted by the horizon are not reabsorbed and become outgoing Hawking radiation

https://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation

Si on en croit Barrau, et si j'ai bien compris, ce rayonnement ne serait perçu (on pourrait meme dire "n'existerait") QUE par un observateur en chute libre vers le TN. Pour tout autre observateur (dont le tien) il n'existerait carément pas!... (comme pour les TN ...)

Je pense que vous faites une confusion car c'est l'inverse :

C'est en chute libre et en négligeant les gradients de gravité (marées), que ce rayonnement n'est pas perçu, conformément au principe d'équivalence (cf Unruh).

Ne pas oublier aussi que pour que ce rayonnement soit émis il faut que la température extérieure soit plus faible que le TN (stellaire de 6 Masses solaire : 10^-8K), or on en est très très loin puisque le CMB est environ à 3K. Depuis l'émission du CMB il a baissé de z (1100) et il doit encore baisser de 100000 x z environ...

Le rayonnement est émis quelque soit la température du CMB.
Ce dont il est question ici, c'est de la contribution du CMB à affecter l'évolution du TN et à voir sa masse augmenter ou diminuer selon la température du fond diffus cosmologique.

Cordialement,

EDIT (grillé par papy-alain)

[pascelus]

Non, là aussi tu te trompes : le rayonnement est censé se produire continuellement, quelle que soit la température de l'Univers. La confusion vient simplement du fait que tant que la température de l'Univers est supérieure, le TN continue à recevoir plus de photons que ce qu'il est censé perdre par le RH. C'est simplement le bilan global qui fait qu'il augmente sa masse continuellement.

Je ne crois pas me tromper et on a déjà eu des discussions sur ce sujet. Pour rayonner (s'évaporer) tout corps doit obligatoirement etre plus chaud que le milieu dans lequel il rayonne.

[papy-alain]

Un poil au-dessus de l'horizon, ou à plus grande distance, si l'observateur est stationnaire (donc en accélération constante), il perçoit le rayonnement de Hawking.

Oui, mais ce n'est pas la question. Si l'on se réfère à l'analogie de l'effet Unruh, alors l'observateur accéléré qui stationne juste au-dessus de l'horizon verra venir vers lui des particules d'énergie positive, tandis que les particules d'énergie négatives s'éloigneront de lui. Il a donc le point de vue exactement inverse que l'observateur distant.

[papy-alain]

Je ne crois pas me tromper et on a déjà eu des discussions sur ce sujet. Pour rayonner (s'évaporer) tout corps doit obligatoirement etre plus chaud que le milieu dans lequel il rayonne.

Sauf qu'ici on n'a pas affaire à un rayonnement du type "l'eau qui s'évapore". Le phénomène est purement quantique et le RH se produit indépendamment de la température de l'Univers.

[pascelus]

Sauf qu'ici on n'a pas affaire à un rayonnement du type "l'eau qui s'évapore". Le phénomène est purement quantique et le RH se produit indépendamment de la température de l'Univers.

Non. https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89...es_trous_noirs

"[I]Une autre conséquence de la dépendance inverse entre température et masse est qu'un trou noir ne peut pas être en équilibre avec un bain thermique : si la température du bain est supérieure à celle du trou noir, le trou noir va plus absorber de rayonnement qu'il ne va en émettre, et ainsi augmenter sa masse et diminuer sa température. L'écart de température entre le trou noir et le bain thermique va donc augmenter. Il en est de même si cette fois la température du bain est inférieure à celle du trou noir. Cette fois, c'est la température du trou noir qui va augmenter et différer de plus en plus de celle du bain.
À l'heure actuelle, l'univers entier baigne dans un rayonnement thermique, le fond diffus cosmologique. Ce rayonnement est à une température de 2,7 kelvins, qui est donc supérieure à celle d'un trou noir stellaire. Un tel trou noir, même s'il est complètement isolé (pas d'accrétion de matière du milieu interstellaire ou d'un compagnon), va donc absorber du rayonnement. Cette phase va durer jusqu'à ce que la température du fond diffus cosmologique ait suffisamment baissé du fait de l'expansion de l'Univers. La durée de cette phase peut être calculée de façon approximative en utilisant les paramètres issus du modèle standard de la cosmologie. À l'heure actuelle, on assiste à une accélération de l'expansion de l'univers, qui se traduit par le fait que l'expansion semble tendre vers une loi exponentielle, où les distances sont multipliées par 2,7 en un temps de l'ordre du temps de Hubble, soit 13,5 milliards d'années. La température du fond diffus cosmologique décroît comme l'inverse de la dilatation des longueurs. Ainsi, pour que la température du fond diffus cosmologique atteigne la valeur de 6,15×10-8 K, il faut attendre environ 18 temps de HubbleN 4. Des trous noirs moins massifs que des trous noirs stellaires pourraient, eux, être en train de s'évaporer aujourd'hui."

[pascelus]

Je pense que vous faites une confusion car c'est l'inverse :
C'est en chute libre et en négligeant les gradients de gravité (marées), que ce rayonnement n'est pas perçu, conformément au principe d'équivalence (cf Unruh).

Oui il est bien possible que je me mélange les pinceaux! A Barrau n'est pas assez explicite dans la vidéo citée par Mailou en https://forums.futura-sciences.com/a...ml#post6361082

[pascelus]

Sauf qu'ici on n'a pas affaire à un rayonnement du type "l'eau qui s'évapore". Le phénomène est purement quantique et le RH se produit indépendamment de la température de l'Univers.

Non si le TN est plus froid que la température ambiante (cad le CMB et pas l'ergosphère) il ne peut pas rayonner. C'est aussi expliqué par A Barrau dans la meme video à partir de 52' environ "thermodynamique des TN"

[Mailou75]

Salut,

«Une autre conséquence de la dépendance inverse entre température et masse est qu'un trou noir ne peut pas être en équilibre avec un bain thermique : si la température du bain est supérieure à celle du trou noir, le trou noir va plus absorber de rayonnement qu'il ne va en émettre, et ainsi augmenter sa masse et diminuer sa température. L'écart de température entre le trou noir et le bain thermique va donc augmenter. Il en est de même si cette fois la température du bain est inférieure à celle du trou noir. Cette fois, c'est la température du trou noir qui va augmenter et différer de plus en plus de celle du bain»

Et là on tombe sur la troisième explication : la surface du trou noir se comporte comme un corps noir à une température T dépendant directement de son rayon /masse. Un trou noir de T<2,7K sera de plus en plus gros (sans limite, on observe pourtant rien de tel) et un trou noir de T>2,7K sera de plus en plus petit. Un univers capitaliste, j’ai du mal a y croire

Mailou

[papy-alain]

Non si le TN est plus froid que la température ambiante (cad le CMB et pas l'ergosphère) il ne peut pas rayonner. C'est aussi expliqué par A Barrau dans la meme video à partir de 52' environ "thermodynamique des TN"

Mais enfin, tu te contredis toi même. Juste avant, tu écris <<Une autre conséquence de la dépendance inverse entre température et masse est qu'un trou noir ne peut pas être en équilibre avec un bain thermique : si la température du bain est supérieure à celle du trou noir, le trou noir va plus absorber de rayonnement qu'il ne va en émettre, et ainsi augmenter sa masse et diminuer sa température.>> et ça c'est correct.

[pascelus]

Et là on tombe sur la troisième explication : la surface du trou noir se comporte comme un corps noir à une température T dépendant directement de son rayon /masse. Un trou noir de T<2,7K sera de plus en plus gros (sans limite, on observe pourtant rien de tel) et un trou noir de T>2,7K sera de plus en plus petit. Un univers capitaliste, j’ai du mal a y croire

C'est bizarre en effet, mais c'est ce que dit Wiki francais! Et j'ai appris depuis peu qu'ils n'ont pas pour vocation de dire "la vérité", mais de synthétiser les opinions les plus fréquemment émises... Donc pas une bonne référence.
Par contre A Barrau parle aussi dans la vidéo que tu as citée de ce phénomène thermodynamique des TN.

[pascelus]

Mais enfin, tu te contredis toi même. Juste avant, tu écris <<Une autre conséquence de la dépendance inverse entre température et masse est qu'un trou noir ne peut pas être en équilibre avec un bain thermique : si la température du bain est supérieure à celle du trou noir, le trou noir va plus absorber de rayonnement qu'il ne va en émettre, et ainsi augmenter sa masse et diminuer sa température.>> et ça c'est correct.

Je ne me contredis pas. Si le TN absorbe du rayonnement il ne fait pas le contraire: il ne rayonne pas lui meme.

[papy-alain]

Je ne me contredis pas. Si le TN absorbe du rayonnement il ne fait pas le contraire: il ne rayonne pas lui meme.

Ce que tu ne comprends pas, c'est qu'il fait les deux. Il absorbera du rayonnement toute sa vie et il émettra du du rayonnement Hawking toute sa vie également. In fine, pour estimer si un TN perd ou gagne de la masse, c'est simplement en faisant le bilan global. Les phénomènes quantiques à l'origine du RH ne se déclenchent pas soudainement quand la t° a suffisamment baissé !

[Deedee81]

Salut,

Si le TN absorbe du rayonnement il ne fait pas le contraire: il ne rayonne pas lui meme.

Pourquoi ça ? Ce n'est pas parce qu'il absorbe plus qu'il n'émet qu'il cesse d'émettre.

[pascelus]

Voir A Barrau https://www.youtube.com/watch?v=TFA4...ature=youtu.be à partir de 51'40":
un trou noir ne peut rayonner que si sa température dépasse celle du milieu ambiant...

[papy-alain]

Voir A Barrau https://www.youtube.com/watch?v=TFA4...ature=youtu.be à partir de 51'40":
un trou noir ne peut rayonner que si sa température dépasse celle du milieu ambiant...

Je vois où est ta confusion. Quand Barrau dit "ne peut pas s'évaporer" tu entends "ne peut pas rayonner".
Réfléchis à la signification exacte des mots employés et tu comprendras que ce N277, Deedee, et moi, te répètent en boucle.