Vivons-nous dans un trou noir ? (et les conséquences que cela aurait…)

[yves95210]

Et même si ça peut donner quelque chose (au moins à titre de spéculation ou d'idée sympa ou intéressante), hé bien, il vaut mieux y réfléchir, travailler et publier

Oui, quand on en a les moyens. Encore une fois, ce qui est à la portée du titulaire d'un M2 en astrophysique (même un peu rouillé - dans ce cas il peut toujours reprendre ses cours) n'est pas du même niveau que ce que peut espérer produire un individu lambda n'ayant jamais étudié la relativité générale, etc., et ne disposant éventuellement pas des connaissances en maths nécessaires pour cela.
Le premier aura certes besoin de travailler "un peu" (euphémisme) avant d'arriver à un résultat éventuellement publiable (=> intéressant et étayé par un développement théorique cohérent). Le second aura besoin de plusieurs années d'études (s'il en est capable) avant de pouvoir réellement commencer à travailler sur son idée.

ou en discuter .... dans un autre forum.

Voire ici en se tenant dans les limites de la charte...
Par exemple en demandant si une idée (potentiellement intéressante) a déjà été étudiée : une recherche dans la littérature accessible en ligne ne permet pas toujours de le savoir, surtout lorsqu'il s'agit de travaux assez anciens. Et si elle ne l'a jamais été, pourquoi elle ne mérite pas de l'être. Si l'idée est sans intérêt ou absurde, même avec nos compétences limitées (il n'y a pas beaucoup de théoriciens en astrophysique ou en cosmologie parmi les membres du forum...) on devrait être capables de l'expliquer.

Voire même demander un avis sur un développement (des équations, pas du blabla) réalisé exclusivement à partir de théories ou modèles existants (ceux qui font consensus, mais éventuellement aussi les alternatives publiées et non réfutées car cohérentes et produisant les mêmes prédictions que les théories et modèles "standard" pour toutes les expériences qu'on est capable de réaliser aujourd'hui).
Mais dans ce cas, la discussion devrait être ouverte dans le sous-forum "Astrophysiciens, physiciens et étudiants avancés" et ne porter que sur la cohérence du développement concerné. Et il y aura encore moins de membres du forum capables (et ayant le temps ou le courage) d'y participer. Donc c'est probablement peine perdue.

Remarque : un titulaire d'un M2 en astrophysique devrait pouvoir retrouver des personnes avec qui il a étudié et dont certaines ont continué de travailler dans le domaine comme chercheurs (ou ses anciens profs) pour les consulter sur son idée, si du moins elle est sérieuse. Cela serait certainement plus efficace que de poster une bouteille à la mer sur un forum. A moins qu'il sache par avance qu'il va se faire envoyer bouler...
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[Deedee81]

Voire ici en se tenant dans les limites de la charte...

Pas toujours évident. Mais oui, ça reste possible (de la manière dont tu l'expliques)

A moins qu'il sache par avance qu'il va se faire envoyer bouler...

Là il n'y a que lui qui pourra le dire en effet.
Ca me rappelle ce que j'ai dit récemment (par MP) à quelqu'un qui demandait de l'aide pour un travail très technique (et là en étant dans le cas de l'individu lambda que tu expliques). Je lui ai dit "tu vas avoir du mal à trouver quelqu'un car les spécialistes ont tous leurs travaux personnels et on rarement du temps à consacrer au travail de quelqu'un d'autre".

[papy-alain]

David Elbaz répond à vos questions sur ce sujet : https://www.youtube.com/watch?v=gEQ20WvEI10

[Steph92140]

Bonsoir. Pour préciser, je me plaçais effectivement dans l’hypothèse où nous vivrions à l’intérieur d’un trou noir (objet de mon post initial). Dans une telle hypothèse, cela impliquerait que la matière à l’intérieur d’un trou noir n’est pas nécessairement concentrée au centre, puisqu’à ma connaissance (qui remonte en effet à quelques années déjà…) l’Univers est plutôt homogène et isotrope.

Je suis d’accord que tous les trous noirs stellaires devraient plutôt être des trous noirs de Kerr, mais si je reprends l’idée de la conservation du moment cinétique, les trous noirs devraient tourner de moins en moins vite lorsqu’ils deviennent supermassifs, non ?

Par ailleurs j’aime bien les expériences de pensée. Imaginons des fourmis qui vivent (sans le savoir) sur un disque vinyle tournant à grande vitesse. N’auraient-elle pas l’impression d’être mues par une force étrange, de s’éloigner toutes les unes des autres de plus en plus vite, et par inversion du temps, de provenir toutes d’un même point situé au centre du disque ?

[pm42]

Dans une telle hypothèse, cela impliquerait que la matière à l’intérieur d’un trou noir n’est pas nécessairement concentrée au centre

Ce n'est pas le cas de toute façon ne serait ce que parce que le concept de "centre d'un trou noir" n'est pas défini.

si je reprends l’idée de la conservation du moment cinétique, les trous noirs devraient tourner de moins en moins vite lorsqu’ils deviennent supermassifs

Pourquoi ? Le sujet est largement plus compliqué et ce papier par Kip Thorne ne va pas dans ce sens par exemple :
https://articles.adsabs.harvard.edu/...pJ...191..507T

Par ailleurs j’aime bien les expériences de pensée. Imaginons des fourmis qui vivent (sans le savoir) sur un disque vinyle tournant à grande vitesse. N’auraient-elle pas l’impression d’être mues par une force étrange, de s’éloigner toutes les unes des autres de plus en plus vite, et par inversion du temps, de provenir toutes d’un même point situé au centre du disque ?

Cela n'est pas une expérience de pensée, c'est une analogie et c'est souvent trompeur.
Notamment, personne dans notre Univers n'a l'impression de provenir tous d'un même point. Ce n'est pas ce que le BigBang dit.

Tous ces points ont été souvent couverts dans des fils ici qu'on trouve en faisant une recherche.

[oualos]

Je n'ai pas toutes les connaissances requises sur les TN -loin de là!- mais cette hypothèse pour moi n'a quasiment pour seul intérêt que de dire que l'Univers est une singularité.
Et comme conséquence -parmi d'autres certainement- que des univers s'emboitent les uns dans les autres comme des matriochka russes

[Deedee81]

Salut,

seul intérêt que de dire que l'Univers est une singularité.

En fait dire que "l'univers est une singularité" n'a guère de sens. (est-ce que j'ai une gueule de singularité comme aurait dit Arletty )
Et dire que la singularité initiale serait celle du TN pose problème (la singularité du big bang est le passé des géodésiques, celle du TN est le futur des géodésiques)

Bien sûr rien n'empêche la spéculation avec divers recollement de métrique interne, j'en ai vu dans ArXiv, mais amha la singularité ne peut être l'intérêt.

De toute façon, la seule chose à faire (par Steph) est de suivre le conseil de Yves dans le message 31
(sinon soit on bavarde, soit on fait dans la théorie personnelle, soit on divague. Ca pose problème ici dans tous les cas évidemment)

[pm42]

On peut même ajouter que "singularité" veut surtout dire "nos théories ne nous permettent pas de décrire ce qui se passe".
Il existe pas mal de théories spéculatives où il n'y pas de singularité dans le big bang (collision de branes par exemple) ou des les trous noirs (étoile de Planck qui rebondit pour prendre un autre exemple).

[oualos]

Je m'arrête là pour manque de connaissances évident à la fois sur le Big Bang et les TN mais je trouve que cette théorie a pour effet indirect de recoller les 2 singularités: celle au centre du TN et le Big Bang.
Je suis pas certain que ça résolve le problème

[Deedee81]

On peut même ajouter que "singularité" veut surtout dire "nos théories ne nous permettent pas de décrire ce qui se passe".

J'avais failli l'ajouter et puis je me suis dit "en seconde étape" (voilà qui est fait) car si on reste en mode "RG tout court" alors on a des singularités.
Et si on est en mode "gravité quantique" alors il n'y en a pas, ni pour le TN, ni pour le big bang.

Mais il faut effectivement bien préciser le cadre théorique pour la spéculation pré-citée, sinon on ne sait rien faire.
On sait même faire ce genre de spéculation en pure RG (en recollant des métriques dans le TN, c'est étonnant mais ça marche, sans toutefois avoir de justification physique claire à cette jonglerie arbitraire ni en vérifiant si ça peut se former à partir d'un effondrement stellaire).

Mais Steph pourra toujours éplucher les bibliographies et choisir selon ses besoins/goûts/idées le cadre exact. Mine de rien, y a beaucoup de possibilités.

[yves95210]

Bonjour,

On peut même ajouter que "singularité" veut surtout dire "nos théories ne nous permettent pas de décrire ce qui se passe".
Il existe pas mal de théories spéculatives où il n'y pas de singularité dans le big bang (collision de branes par exemple) ou des les trous noirs (étoile de Planck qui rebondit pour prendre un autre exemple).

Il faudrait savoir ce que "la" théorie quantique de la gravitation, qui reste à établir, aurait à nous dire sur la question.

Effectivement, parmi les théories candidates, la gravitation quantique à boucles conduit selon Rovelli à la formation d'une étoile de Planck, dont la densité serait le maximum qu'il est physiquement possible d'atteindre, et à partir de laquelle la matière qui continue de tomber dans le trou noir ne pourrait que rebondir, le trou noir donnant alors naissance à un trou blanc.
Mais,

Où est situé le trou blanc produit par un trou noir ? Est-il très éloigné, relié au trou noir par un trou de ver dans le tissu de l’espace-temps, ou même dans un univers différent ? Rien d’aussi spectaculaire. Le trou blanc reste au même endroit que le trou noir, tout simplement dans son futur. Il est difficile de se représenter comment l’espace-temps évolue à l’intérieur de l’astre lors de ce changement, mais, vu de l’extérieur, tout est simple : dans la première partie de sa vie, le trou est noir et la matière tombe dedans sans pouvoir s’en échapper ; puis, dans la seconde partie, après la transition quantique, il est blanc et la matière ne peut qu’en sortir.

Concrètement, pour que cela se produise, il doit y avoir un instant où l’horizon du trou noir devient celui d’un trou blanc. C’est la physique quantique qui permet cette transformation grâce à l’effet tunnel. Ce phénomène correspond à une brève violation des équations classiques de la physique (ici, celles de la relativité générale). (...)

(...) la transition du trou noir au trou blanc par effet tunnel est possible dans le cadre de la gravité quantique à boucles. (...) la transition de trou noir à trou blanc est possible au plus près du centre du trou noir. En combinant ces deux résultats avec la solution des équations d’Einstein en dehors de la région où les effets quantiques sur l’espace-temps sont importants, on obtient une description complète de ce qui peut arriver à un trou noir : la conclusion est qu’il meurt et se transforme en trou blanc.

Il s'agirait donc d'un "rebond" dans notre univers observable. Toute la matière qui est tombée sous l'horizon du trou noir finirait par ressortir de l'horizon du trou blanc.

Un phénomène qui dépend de l’effet tunnel prend du temps à se réaliser, car la probabilité d’occurrence est très faible. Certains éléments radioactifs, en principe instables, ont ainsi des durées de vie qui dépassent des milliers d’années. De la même façon, les trous noirs ne deviennent pas des trous blancs immédiatement. Ils ont une durée de vie très grande, et d’autant plus grande que le trou noir a une masse élevée. En effet, l’effet tunnel étant un phénomène quantique, il a plus de chance de se produire sur de petites échelles, donc sur de petits trous noirs.

Si les trous noirs étaient décrits uniquement par les lois classiques, ils seraient éternels. Mais rien n’est éternel. Comme nous l’avons déjà évoqué, Stephen Hawking, a montré en 1974 que les trous noirs émettent un faible rayonnement. Pour un observateur lointain, le trou noir perd de la masse : il s’évapore .

Plus le trou noir diminue de taille grâce à ce processus d’évaporation, plus la probabilité qu’il réalise la transition vers un trou blanc par effet tunnel augmente. À un certain point, cela se produit et l’espace-temps lui-même opère sa transformation par effet tunnel et sa géométrie change. Au lieu de continuer à se comporter comme le voudraient les équations de la relativité générale classique, le trou noir subit la transition et devient un trou blanc. Après, sous cette forme, il recommence à suivre les équations de la relativité générale classique.

En résumé, il faut attendre qu'un trou noir finisse de s'évaporer pour observer l'apparition d'un trou blanc (i.e. d'un flux de matière/ rayonnement s'échappant de l'horizon), ce qui n'est envisageable aujourd'hui que pour d'hypothétiques trous noirs primordiaux de masse comprise entre 10⁷ et 10¹²kg. Dans ce cas, selon Rovelli, la plupart des trous blancs dans le ciel seraient de taille minimale (de l’ordre de la longueur de Planck, environ 10^–35m).

Mais dans ce scénario, rien ne "vit dans un trou noir" car les particules qui y tombent n'y restent (dans leur temps propre) que peu de temps, et dans un état de densité extrême (celle de l'étoile de Planck). Et quand elles ressortent du trou blanc, c'est bien dans notre univers observable même si dans un futur trèèès lointain pour les trous noirs de masse stellaire et encore plus lointain pour les trous noirs plus massifs.

[oualos]

Pardon ce que dit Rovelli est très intéressant mais qu'est-ce qui l'autorise à penser qu'un trou noir finirait par se transformer en trou blanc ?
Une hypothèse théorique mais fondée sur la gravité quantique à boucles dont on ne sait pas si elle est vraie ?

Plus le trou noir diminue de taille grâce à ce processus d’évaporation, plus la probabilité qu’il réalise la transition vers un trou blanc par effet tunnel augmente.

Oui mais s'il diminue de taille ce n'est pas que dans un seul sens ou alors on a prévu que l'entropie liée au rayonnement d'Hawking fait que le trou noir diminue constamment et continûment de masse.
En attendant il continue de capter tout ce qui passe à sa portée ou pas ?

donc en résumé qu'en sait-on du bilan de masse du trou noir en tenant compte du rayonnement de Hawking ? On a prouvé et constaté que la masse du TN diminue constamment ?
Ou alors c'est la théorie qui prévoit cela à l'aide de modèles ?

Le phénomène correspond à une brève violation des équations classiques de la physique (ici, celles de la relativité générale).

On n'a jamais observé de trou blanc dans l'Univers donc on ne sait pas observer à sa proximité éventuelle les traces qu'auraient laissé le rayonnement d'Hawking sous sa forme précédente de TN non ?
bon encore une fois je crois que j'ai rien compris.

[Deedee81]

Pardon ce que dit Rovelli est très intéressant mais qu'est-ce qui l'autorise à penser qu'un trou noir finirait par se transformer en trou blanc ?
Une hypothèse théorique mais fondée sur la gravité quantique à boucles dont on ne sait pas si elle est vraie ?

En effet. Rovelli est évidemment un des spécialistes de la gravité quantique à boucles. Mais son modèle doit se juger dans "le cadre spéculatif de cette approche de la gravité quantique".

Oui mais s'il diminue de taille ce n'est pas que dans un seul sens ou alors on a prévu que l'entropie liée au rayonnement d'Hawking fait que le trou noir diminue constamment et continûment de masse.
En attendant il continue de capter tout ce qui passe à sa portée ou pas ?

C'est pour ça que ça ne pourrait se produire que dans des milliards de milliards de... d'années, quand il n'y a plus rien à sa portée.

donc en résumé qu'en sait-on du bilan de masse du trou noir en tenant compte du rayonnement de Hawking ? On a prouvé et constaté que la masse du TN diminue constamment ?

Non, c'est théorique, mais ça au moins c'est solide. Les lois de conservations (en tout cas énergie, masse) sont extrêmement solides.
Et de plus les conditions physiques dans lesquelles la théorie quantique des champs en espace-temps courbe (deux théories extrêmement bien validées, la TQC est même la théorie la mieux validée de tous les temps) sont des conditions pas si extrêmes (surtout pour un TN supermassif en tout cas, les conditions physiques pour un observateur en chute libre passant l'horizon, en gros c'est les forces de marées, ne sont guère plus forte que dans notre environnement). De plus l'accord entre la théorie (Hawking et ses prédécesseurs, c'est pas lui qui a inventé la théorie ) et la thermodynamique (Bekenstein, avant Hawking) sont si fort qu'on considère que toute théorie de gravité quantique doit passer ce "test théorique" (c'est le cas des boucles et des cordes).

bon encore une fois je crois que j'ai rien compris.

Non, non, t'as bien compris. D'ailleurs depuis le début de cette discussion (qui n'a pas parlé que de Hawking et de trous blancs) on n'a pas arrêté de dire "spéculation"
Mais bien entendu la spéculation ça va de modèles théoriques très bien fondés (rappelons d'ailleurs que TOUTES les théories physiques sans exception ont été de la spéculation avant d'être validées (*)) à des spéculations sauvages. Pour le rayonnement de Hawking on est dans le très bien fondé, pour les trous blancs de Rovelli disons qu'on est dans le "plausible" et pour les univers dans les TN selon les approches ça va du plausible à du sauvage (voire du n"importe nawak )

EDIT (*) ou réfutées même si elles sont souvent un peu oubliées : la gravitation comme flux d'éther "poussant" les corps célestes, la théorie des deux fluides électriques, le vitalisme, les rayons N, le lamarckisme, etc...

[papy-alain]

Pour le rayonnement de Hawking on est dans le très bien fondé

Tout à fait d'accord, mais officiellement ça ne reste qu'une hypothèse tant que ça n'a pas été prouvé par l'expérience. C'est d'ailleurs la raison pour laquelle S. Hawking n'a jamais reçu le prix Nobel.

[yves95210]

Pardon ce que dit Rovelli est très intéressant mais qu'est-ce qui l'autorise à penser qu'un trou noir finirait par se transformer en trou blanc ?
Une hypothèse théorique mais fondée sur la gravité quantique à boucles dont on ne sait pas si elle est vraie ?

Oui. C'est pour ça que j'ai employé le conditionnel, et parlé de la gravité quantique à boucle comme "théorie candidate" et non comme "la" théorie quantique de la gravitation...

Oui mais s'il diminue de taille ce n'est pas que dans un seul sens ou alors on a prévu que l'entropie liée au rayonnement d'Hawking fait que le trou noir diminue constamment et continûment de masse.

Selon Hawking il diminue, du moins si sa perte de masse par rayonnement n'est pas compensée par la matière qui continue éventuellement d'y tomber :

En attendant il continue de capter tout ce qui passe à sa portée ou pas ?

Oui.

donc en résumé qu'en sait-on du bilan de masse du trou noir en tenant compte du rayonnement de Hawking ? On a prouvé et constaté que la masse du TN diminue constamment ?
Ou alors c'est la théorie qui prévoit cela à l'aide de modèles ?

Ce n'est qu'une prédiction théorique, à peu près invérifiable aujourd'hui. Sauf existence de trous noirs primordiaux (ce qui n'est aussi qu'une hypothèse, même si elle est plausible), et, par un coup de bol peu probable(*), présence de certains d'entre eux suffisamment près de nous pour qu'on en détecte l'évaporation.

(*) en fait je n'en sais rien : si les trous noirs primordiaux existent, il est possible qu'ils soient très nombreux - plus loin dans son article, Rovelli va même jusqu'à faire l'hypothèse que ces TN primordiaux (et les éventuels trous blancs auxquels ils auraient donné naissance suite à leur évaporation) pourraient être assez nombreux pour que leur masse soit celle qu'on attribue habituellement à la matière noire. Remarque, ce n'est pas plus hasardeux que d'expliquer le défaut de masse par l'existence de particules hors du modèle standard, indétectable autrement que par leur influence gravitationnelle.

On n'a jamais observé de trou blanc dans l'Univers (...) ?

Là aussi il faut lire la suite de l'article de Rovelli. Il spécule sur le fait que certains phénomènes aujourd'hui mal compris pourraient être une trace de ces trous blancs, et il donne des pistes qui permettraient éventuellement de le prouver.

PS : N'étant pas abonné à PLS je n'ai malheureusement plus accès à l'article en entier. J'ai eu la chance de pouvoir le lire ce matin (sans-doute parce que c'était le premier article auquel j'accédais sur le site de PLS depuis longtemps) et j'aurai dû le sauvegarder. Mais maintenant je suis bien incapable d'en citer plus précisément d'autres passages.

Mais mon intervention ne signifie pas que je suis un fan (et encore moins un spécialiste) des travaux de Rovelli ou plus généralement de la gravité quantique à boucle. Je ne comprends d'ailleurs que très vaguement de quoi il s'agit (le spécialiste ici c'est plutôt Deedee...). J'ai découvert tout ça en allant lire la page wikipedia sur les étoiles de Planck, puis l'article de Rovelli qui y était cité comme référence. C'est intéressant mais ça me paraît très spéculatif. Et je n'ai pas les connaissances en physique quantique nécessaires pour lire autre chose que de la vulgarisation au sujet du rayonnement de Hawking, de l'évaporation des trous noirs, etc.
Le but de mon message était de détailler un peu celui de pm42 où il parlait d'étoiles de Planck et de "rebond", histoire de montrer que ce rebond ne conduit pas à la création d'un nouvel univers au-delà de l'horizon du trou noir, contrairement à l'idée proposée par Steph92140 ou au modèle de cosmologie avec torsion de N. Poplawski (qui au moins a pour moi l'avantage de ne pas demander de connaissances trop pointues en physique quantique pour en comprendre les grandes lignes...).

re PS : une fois de plus j'ai été trop bavard et Deedee m'a grillé

[Deedee81]

Tout à fait d'accord, mais officiellement ça ne reste qu'une hypothèse tant que ça n'a pas été prouvé par l'expérience. C'est d'ailleurs la raison pour laquelle S. Hawking n'a jamais reçu le prix Nobel.

Bien sûr "spéculation bien fondée" ça reste "spéculation". Lorsque Einstein a publié son article sur "de l'électrodynamique des corps en mouvement" c'était de la spéculation bien fondée Mais son article EPR lui fut invalidé, ainsi va la vie.

(idem pour certaines théories qui ont été réfutées, c'était bien fondé, mais pas toutes, les rayons N c'était basé expérimentalement mais pas du tout bien fondé, un peu comme la fusion froide <= en petit pour pas réveiller les démons et d'autres. Les deux fluides électriques étaient bien fondés expérimentalement mais cela fut réfuté. Le vitalisme et l'éther étaient plutôt des "croyances par défaut/habitude").

Tout ça n'empêche pas d'avancer, explorer la/les théories. C'est bien normal
(même s'il est toujours préférable de partir d'une information expérimentale. On a de telles données "pas encore bien expliquées", mais pas toujours celles qu'on voudrait et donc, hé bien, on fait avec)

[oualos]

Allez je me risque!
Le champ de Higgs n'est-il pas finalement un terme qui renvoie à la notion d'éther du moins conceptuellement ?
Bien sûr rien à voir dans les fondements car l'éther était le milieu supposé de propagation de la lumière jusqu'à l'expérience de Michelson alors que le champ de Higgs est un champ scalaire je crois et concerne la masse des particules.
Et puis après tout c'est une question de signifié qui est totalement différent entre éther et champ de Higgs. Il ne s'agit pas de dire que des siècles après, Aristote avait raison, oh que non!

[papy-alain]

Tout ça n'empêche pas d'avancer, explorer la/les théories. C'est bien normal

Bien sûr. Mais pour rester concret, il faut bien que toutes ces théories se vérifient un jour, ou qu'on ait les moyens de les réfuter par l'observation.
Or, le rayonnement Hawking se base sur une hypothèse qui n'est rien d'autre qu'une abstraction mathématique. Je parle ici de la notion de particule virtuelle, inventée par Dirac pour appuyer sa théorie quantique des champs, notion abondamment reprise ensuite par Feynman pour lui permettre de construire ses célèbres diagrammes.
Le problème est qu'on commence à accumuler hypothèse sur hypothèse, sans moyen de réfutation. Dés lors, je commence à me poser beaucoup de questions sur l'opportunité d'une telle physique.

[pm42]

qui n'est rien d'autre qu'une abstraction mathématique

C'est la définition de la physique et particulièrement de toutes les grandes découvertes du XXème siècle.

Je parle ici de la notion de particule virtuelle

Ce n'est pas vraiment ce qui explique l'évaporation des trous noirs, c'est plus intéressant que ça et cela a déjà été expliqué ici plusieurs fois : pour les liens, voir https://forums.futura-sciences.com/d...e-hawking.html et https://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_...es_trous_noirs

[yves95210]

Bonjour,

Bien sûr "spéculation bien fondée" ça reste "spéculation".

Et il faut reconnaître que, en la matière, Rovelli fait preuve de beaucoup d'imagination. Même s'il est capable de justifier son modèle par des développements théoriques, ceux-ci s'appuient sur
- une théorie encore spéculative et pas complètement aboutie (la gravitation quantique à boucles),
- d'autres travaux théoriques considérés unanimement (?) comme valides mais invérifiables / irréfutables expérimentalement (le rayonnement de Hawking et l'évaporation des trous noirs),
- un processus hypothétique qui transformerait le trou noir en trou blanc (en passant par l'étape étoile de Planck).
Cela commence à faire un sacré empilement de spéculations, même si chacune d'entre elles est assez bien fondée... Et la seule possibilité de test observationnel de son modèle que Rovelli mentionne dans son article dans PLS est aussi basée sur une hypothèse spéculative, celle de l'existence des trous noirs primordiaux (plausible mais non prouvée), de masse <10^(-12) kg, en quantité suffisante dans notre univers pour qu'il soit envisageable de détecter la signature des trous blancs tout aussi microscopiques qu'ils auraient produits.


Les travaux de Poplawski dont j'ai parlé plus haut sont aussi spéculatifs. Mais au moins, l'extension de la RG sur lesquels ils reposent (la RG avec tenseur de torsion non nul d'Einstein-Cartan) est aboutie. La seule raison pour laquelle la théorie d'Einstein-Cartan n'est pas considérée comme "meilleure" que la RG sans torsion est qu'elle est plus complexe mathématiquement, alors que dans tous les domaines où on peut les tester aujourd'hui, les prédictions auxquelles elle conduit sont trop peu différentes de celles de la RG pour donner lieu à des résultats permettant de distinguer les deux théories. Il me semble que cela reste moins spéculatif que les théories quantiques de la gravitation (à boucles ou autres)...

Au passage, je signale (parce que je me suis posé la question...) que le modèle de Poplawski semble considéré comme viable par pas mal de physiciens théoriciens.
Par exemple sa publication de 2010 "Cosmology with torsion: An alternative to cosmic inflation" est citée 160 fois dans la littérature scientifique (bon, seulement 130 en retirant les autocitations), par des auteurs comme Aurélien Barrau qui la mentionne dans deux publications récentes (2020 et 2021) comme une alternative cohérente à l'inflation, ou comme Tom Kibble (le Kibble qui, avec Sciama, a contribué à faire revivre la théorie d'Einstein-Cartan dans les années 1960, et qui est aussi un des co-découvreurs du mécanisme de Higgs bien qu'il n'ait pas partagé le prix Nobel - ce que Higgs lui-même regrettait).
Remarque : ce n'est probablement pas un hasard si Kibble, spécialiste de la théorie quantique des champs, a été l'un des premiers à remettre au goût du jour la théorie d'Einstein-Cartan, qui fait apparaître la densité de spin du champ de matière comme source du "spin" du champ de gravitation.

[Deedee81]

Salut,

Or, le rayonnement Hawking se base sur une hypothèse qui n'est rien d'autre qu'une abstraction mathématique. Je parle ici de la notion de particule virtuelle, inventée par Dirac pour appuyer sa théorie quantique des champs, notion abondamment reprise ensuite par Feynman pour lui permettre de construire ses célèbres diagrammes.

Heu, non, là clairement tu ne sais pas de quoi tu parles. Ou plutôt tu prends la vulgarisation comme argent comptant.

Hawking se base en fait sur les développements de la théorie quantique des champs en espace-temps courbe au lieu d'un espace-temps de Minkowski. Et rien d'autre, pas d'autre hypothèse. Et les développements sont les mêmes (*) que ceux de la théorie quantique des champs "habituelle" et qui est quand même la théorie la mieux vérifiée de tous les temps. Cette approche en espace-temps courbe n'est même pas de Hawking, lui, il l'a juste appliqué au TN, c'est tout.
(*) si ce n'est que c'est plus compliqué, par exemple on ne peut pas appliquer la théorie des perturbations covariantes => et d'ailleurs de fait, dans cetta approche, pas de diagramme de Feynman, pas de particule virtuelle.
Et la formulation avec les fluctuations du vide, c'est exactement la même chose qu'avec Casimir (et d'ailleurs, Casimir, Unruh, Hawking c'est extrêmement semblable) : là une analogie diagrammatique. C'est une pure opération technique qui simplifie les calculs (et il faut bien le dire, facilite aussi la vulgarisation ).

Sinon, si tu n'est pas d'accord, montre moi un article (non vulgarisé) sur le calcul du rayonnement de Hawking et indique un peu à quel endroit on introduit une hypothèse !!!!

EDIT arg, pm42, j'ai vu ta réponse après zut

Le champ de Higgs n'est-il pas finalement un terme qui renvoie à la notion d'éther du moins conceptuellement ?

Sur la trentaine de notions d'éther, de laquelle tu parles ?

L'éther a tellement été utilisé dans toutes sortes de significations différentes (et depuis l'antiquité !!! Même l'éther de Descartes n'avait rien à voir avec celui des Grecs ou du Moyen-Âge) qu'il es totalement galvaudé et n'est plus utilisé que par quelques cranks (pour rester gentil car je connais des scientifiques qui hein heu bon ) juste parce qu'ils croient que parler d'éther va les faire paraitre intelligent

Et il faut reconnaître que, en la matière, Rovelli fait preuve de beaucoup d'imagination.

Je suis entièrement d'accord. Ainsi que tes explications. Je ne suis d'ailleurs pas grand fan de ce modèle même si mon approche préférée (de la gravité quantique) est les boucles.
De même en cosmologie d'ailleurs, le modèle avec rebond des boucles (qui ressemble beaucoup aux TN-TB de Rovelli) n'est pas ma tasse de thé (je préfère un modèle plus ancien mais quasi passé inaperçu)

Et bien sûr la spéculation, je l'avais dit, ça va du très bien fondé/très plausible au pire des nawak, avec tous les intermédiaires. Le seul soucis peut-être pour les profanes/curieux est qu'avec la vulgarisation il est souvent très difficile de dire "où se trouve-t-ok dans ce spectre de la spéculation ?"

[papy-alain]

(*) si ce n'est que c'est plus compliqué, par exemple on ne peut pas appliquer la théorie des perturbations covariantes => et d'ailleurs de fait, dans cetta approche, pas de diagramme de Feynman, pas de particule virtuelle.

Bon, laissons tomber la vulgarisation et ses particules virtuelles.
Mais si un TN s'évapore, c'est qu'il émet un rayonnement émis depuis la région proche de l'horizon.
Dés lors, ma question est simple : quelle est la particule vectrice de ce rayonnement, et comment s'est elle formée ?

[Deedee81]

Dés lors, ma question est simple : quelle est la particule vectrice de ce rayonnement, et comment s'est elle formée ?

Le graviton. La théorie quantique des champs en espace-temps courbe est équivalente à la théorie quantique des champs avec gravitons à une boucle (c'est cité dans le Birrel et Davies mais je ne sais pas comment on le démontre). Un TN a un très fort champ gravitationnel; donc des gravitons, qui n'est rien d'autre que le champ gravitationnel de l'étoile qui a formé le trou noir (champ "gelé" ou "fossile" à cause de la dilatation du temps extrême). Et ces gravitons integragissant avec les champs (par exemple le champ électromagnétique) va créer des particules (par exemple des photons) un peu comme une particule chargée accélérée crée des photons.

[papy-alain]

Mais le graviton est une particule hypothétique dont l'existence n'a jamais été prouvée, non ?

[Deedee81]

Mais le graviton est une particule hypothétique dont l'existence n'a jamais été prouvée, non ?

En effet. Mais le calcul peut quand même se faire au niveau semi-classique (il y a bien l'équivalence dont j'ai parlé et je répondais à ta question). En fait c'est toujours comme ça qu'on fait (le calcul avec graviton c'est un peu cinglé).

On part d'un lagragien par exemple du champ EM (dans beaucoup d'articles on utilise souvent un champ scalaire car plus facile) formulé en présence d'un champ gravitationnel. Et vogue la galère.
Bon je dis pas que c'est facile hein (Hawking a eut beaucoup de mérite d'avoir trouver la manière de faire).

Dans ce cas on ne peut évidemment pas parler de "particule à l'origine du rayonnement" puisque le champ gravitationnel est classique. On part de l'état du vide électromagnétique et on calcule l'état au bord de l'horizon (avec les transformations de Bogoliubov) ce qui correspond à l'émission de photons puisant leur énergie dans le champ gravitationnel du trou noir.

Note qu'il reste quelques points d'ombre. Mais pas où tu sembles le penser.
- Le vide quantique est très bien définit en théorie quantique des champs, c'est l'état de base (comme pour l'atome d'hydrogène ou l'oscillateur harmonique en MQ orthodoxe). Mais en présence d'un champ gravitationnel c'est un problème ambigu et encore un peu mal compris.
- Au bord de l'horizon, les fluctuations de tout état quantique divergent. Ce qui est difficile à interpréter (et à conduit à d'autres idées telle que la théorie du mur de feu).
- Si on essaie de corriger l'équation d'einstein pour tenir compte des effets quantiques tel que l'émission de Hawking on obtient deux termes (compliqués de la mort qui tue) avec des coefficiens..... non calculables (c'est un problème typique de renormalisation). Ce qui fait que personne ne sait vraiment comment se passe l'évaporation (la description habituelle est juste un "bilan" et est plausible à cause de la conservation de l'énergie). Cette approche conduisant à une "gravité semi-classique" est même inconsistante (relevé par Ted Jacobson en rapport avec les fluctuations quantiques et ... par moi quand j'ai utilisé une méthode de calcul indirect de ces deux coefficients, ça m'a méchament fait ra^ler d'aboutir à une contradiction après les calculs monstrueux que j'ai dû réaliser, enfin, bon, c'est comme ça, il y a plus d'échecs en science que de réussites mais on n'entend généralement parler que des réussites).

Mais au moins certains résultats sont très solides et ne doivent pas être pris comme des vérités (la vulgarisation en est très friande, mais bon, dès que c'est spectaculaire, hop) mais comme des éléments solides qui peuvent servir dans la recherche d'une théorie de gravité quantique et de sa vérification (sans devoir utiliser un TN en labo )

[Steph92140]

Vu le niveau des réponses, je pense qu’il y a bcp de chercheurs professionnels sur ce forum.

Savez-vous s’il existe des endroits accessibles et gratuits où trouver des articles scientifiques spécialisés ? Pouvez-vous expliquer aux profanes (comme moi*) comment vous faites pour trouver des articles de référence sur un sujet, et comment marche le système de citations ?

*Je rappelle que je n’ai aucune notion de recherche. Après des classes préparatoires et une école d’ingénieur (Centrale Lyon) j’ai envisagé de faire de la recherche, ce pourquoi j’ai fait 1 an de M2 en astrophysique à l’IAP de Paris-Meudon. Malgré mon M2, je n’ai pas poursuivi en thèse, lorsque j’ai vu que la plupart des anciens élèves n’avaient tj pas de poste 10 ans après le M2, malgré des thèses et multiples post-doctorats. Je ne suis donc qu’un ingénieur, qui a fait 1 an de M2

[yves95210]

Vu le niveau des réponses, je pense qu’il y a bcp de chercheurs professionnels sur ce forum.

Deedee comme moi sommes autodidactes^(*), lui à partir d'un diplôme d'ingénieur, moi à partir d'un bac+2 en maths/physique dans les années 70 suivi par une maîtrise de maths (donc sans avoir abordé la relativité générale ni la physique quantique et encore moins l'astrophysique), et pas du tout chercheurs professionnels : il travaille comme ingénieur informaticien, et c'était aussi mon cas avant ma retraite.

(*) Mais contrairement à moi, Deedee a beaucoup bossé et acquis de réelles compétences, même si ça n'en fait pas un "chercheur professionnel"...

Savez-vous s’il existe des endroits accessibles et gratuits où trouver des articles scientifiques spécialisés ? Pouvez-vous expliquer aux profanes (comme moi*) comment vous faites pour trouver des articles de référence sur un sujet, et comment marche le système de citations ?

La très grande majorité des publications récentes (disons depuis les années 2000) sont disponibles gratuitement sur arxiv, souvent même avant leur publication "officielle" dans une revue à comité de lecture. Tu y trouveras aussi des liens "références et citations".

[pm42]

La très grande majorité des publications récentes (disons depuis les années 2000) sont disponibles gratuitement sur arxiv, souvent même avant leur publication "officielle" dans une revue à comité de lecture. Tu y trouveras aussi des liens "références et citations".

Et on trouve en général beaucoup de choses rien qu'avec un moteur de recherche généraliste.
On peut également préciser que lire un article sur arxiv nécessite déjà une formation correcte et un effort personnel quand on n'a pas l'habitude.

[yves95210]

Et on trouve en général beaucoup de choses rien qu'avec un moteur de recherche généraliste.

Oui. Encore faut-il connaître un peu le vocabulaire (en anglais) du domaine auquel on s'intéresse ou les noms des auteurs dont on recherche un papier, car les titres des publications (ou le texte de leurs abstracts, sur lequel s'appuie peut-être le moteur de recherche) sont parfois cryptiques pour les non-spécialistes...
Mais wikipedia (plutôt en anglais) est aussi un bon point d'entrée, grâce aux références que contiennent ses articles et qui permettent d'aller plus loin quand on ne se contente pas d'une approche plus ou moins vulgarisée. Et même si les articles wikipedia sont souvent plus riches en anglais qu'en français, on peut y accéder depuis la page en français, ce qui facilite la recherche quand on ne connaît pas le vocabulaire anglophone du métier.

On peut également préciser que lire un article sur arxiv nécessite déjà une formation correcte et un effort personnel quand on n'a pas l'habitude.

Mais vu le parcours de Steph92140, l'effort à fournir ne devrait pas être trop important. Peut-être commencer par relire des cours niveau M1 / M2 d'astrophysique pour se rafraîchir les idées. Après ça il devrait avoir beaucoup moins de lacunes que moi...

[amineyasmine]

bonjour
sincèrement, je ne comprend que la discutions continue.

On se demande si on vit dans un trou noir.

Comment est ce qu'on sait qu'il y a des trous noirs ? Car on voit des trous noir dans notre univers.
Dans ces trous noirs qu'on voit, il y a des vivant qui se demande la même question (nous somme dans la meme situation)

ceci est un paradoxe