Le trou noir et les photons d’interaction coulombienne

[arrial]

Bonjour,


Selon la RG, le trou noir est entièrement caractérisé par
♦ sa masse,
♦ sa charge, et
♦ son moment cinétique,
mais la RG atteint ici ses limites pour décrire la singularité gravitationnelle, et devra faire appel à la théorie quantique des champs, si je ne me trompe, pour aller plus loin.

D’autre part, si on se réfère à la définition première, un trou noir est une région de l’univers d’où rien, ni rayonnement ni matière, ne peut s’échapper.

Si on peut affirmer que certain trou noir est chargé, c’est qu’on a pu constater l’effet de cette charge sur son environnement.
Or, la théorie quantique des champs dit que l’interaction coulombienne se fait par l’intermédiaire de particules d’interaction virtuelles, qui sont en l’occurrence des photons.

Alors, comment ces photons peuvent-ils s’échapper du puits gravitationnel du trou noir ?
♦ La charge est-elle de notre coté de l’ « horizon des évènements » ?
♦ Leur état de particules virtuelles, ou intermédiaire leur confère-t-elle des super-pouvoirs ?

Merci donc de bien vouloir nous « éclairer » [ouaârf ]



@+
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[gatsu]

Salut,

C'est une bonne question je trouve.

♦ Leur état de particules virtuelles, ou intermédiaire leur confère-t-elle des super-pouvoirs ?

Et j'opte pour cette réponse c'est beaucoup plus cool !

[Amanuensis]

Si on peut affirmer que certain trou noir est chargé, c’est qu’on a pu constater l’effet de cette charge sur son environnement.

C'est un exemple que ce que j'appelle l'illusion de l'impersonnel.

Qui est "on" ?

Un observateur qui "constate l'effet de cette charge" doit être quelque part (ou plutôt en un "lieu-instant" de l'espace-temps) pour faire ce constat. Si cet observateur est loin du trou noir (cela paraît raisonnable), alors la charge dont il voit l'effet est, pour cet observateur, à l'extérieur de l'horizon. Plus de contradiction.

La leçon des théories de la relativité (et peut-être tout autant de la physique quantique) est qu'on () ne peut pas se permettre de parler d'observateurs "impersonnels", d'observateurs qui auraient un lieu et un instant quelconque.

Le "on" doit être banni de la physique.

[Deedee81]

Salut,

Si cet observateur est loin du trou noir (cela paraît raisonnable), alors la charge dont il voit l'effet est, pour cet observateur, à l'extérieur de l'horizon. Plus de contradiction.

En effet. C'est exactement comme pour les effets gravitationnels du trou noir.

L'effet de la charge qui est constaté est celui de la charge électrique portée par la matière avant qu'elle ne devienne un trou noir (ou avant qu'elle ne tombe dedans).

Pour un observateur extérieur, un trou noir est comme gelé. Autant son champ gravitationnel que tout ce qui y tombe ou y est tombé.

Intuitivement, c'est une conséquence de la dilatation du temps extrême produite par le trou noir.

D'ailleurs, l'effet n'est pas réciproque. Impossible de faire sortir de l'intérieur du trou noir une charge électrique en l'attirant avec une charge électrique de signe opposé. Passé un certain stade, la chute dans le TN (pour un observateur extérieur et même avant le passage de l'horizon par la charge) est inéluctable.

Je parle ici d'une description classique (tout à fait acceptable, utilisant l'électromagnétisme classique en espace-temps courbe). Je ne parle pas des effets quantiques (évaporation et touti quanti).

Tant qu'on néglige ces effets d'évaporation (infimes, sauf pour un mini trou noir) ou qu'on ne s'approche pas trop de la singularité centrale, il n'est pas nécessaire de faire appel à la MQ pour expliquer les comportements d'un TN.

[A voir en vidéo sur Futura]

[arrial]

Qui est "on" ?

Désolé, nous n'avons pas été présentés …

Peut-être une mouche, avant qu'«on» ne l’attrape ?

@+

[arrial]

En effet. C'est exactement comme pour les effets gravitationnels du trou noir.

L'effet de la charge qui est constaté est celui de la charge électrique portée par la matière avant qu'elle ne devienne un trou noir (ou avant qu'elle ne tombe dedans)

Diable , je suis donc floué ‼

Moi qui ai toujours cru que le trou noir était ce qui était EN DEDANS du rayon de Schwarzschild, comme la noix est ce qui est dans la coque …

"On" ne nous dit donc pas tout …

Mais alors, si la charge et la masse gravitationnelle du trou noir sont ce qui trouve en dehors de son horizon, et sont donc appelés à être happés incessamment sous peu, comment se fait-il qu'ils puissent être caractéristiques de ce phénomènes ? ?

C'est comme si la noix était caractérisée entièrement par son brou …

Un peu frustrant aussi, non ?
Donc ce qu'il a avalé ne peut s'estimer qu'à sa taille ?


@+

[Amanuensis]

(...)

Toutes les questions ou presque font fi de la question de l'observateur et du temps.

Écrire "happés incessamment sous peu" par exemple ne pourrait avoir un sens sans information supplémentaire que dans un modèle avec temps absolu.

Or un trou noir est un "phénomène" qui n'a de sens que dans le cadre de la relativité générale, incompatible avec un temps absolu, même comme première approximation.

Rien que la conjugaison des verbes pose problème pour parler de trous noirs, les notions de passé, présent et futur étant dépendantes de l'observateur.

Le "happage" est "incessamment sous peu" principalement pour un observateur qui tombe en même temps, et qui sera happé itou. Pour un observateur loin, l'observation du "happage" est rejetée à l'infini de son temps (ou après ), une notion rarement considérée comme "sous peu".

Parler correctement de trous noirs avec le langage commun est très difficile. J'imagine que c'est pour cela qu'il faut se contenter sur ce forum et ailleurs qu'on en parle, tout court.

[Xoxopixo]

Bonjour,

D’autre part, si on se réfère à la définition première, un trou noir est une région de l’univers d’où rien, ni rayonnement ni matière, ne peut s’échapper.

Ben non
Pour être précis et en accord avec ses propres loi, la physique doit admettre que les Photons "peuvent" s'en échaper.
D'ou le passage en MQ, celle des particules qu'on ne sait pas dire ou elles sont.
Et dans ce cadre, le trou noir "Vibre" et ce qui se trouve à sa peripherie, sur son rayon de Shwarzschild, un coup c'est dedans, un coup c'est dehors.
Enfin vaguement imagé quand même.
Il porte bien son nom Monsieur SchwarzSchild.

C'est bon, j'ai droit au Boulet d'or ?

[arrial]

Le "happage" est "incessamment sous peu" principalement pour un observateur qui tombe en même temps, et qui sera happé itou. Pour un observateur loin, l'observation du "happage" est rejetée à l'infini de son temps (ou après ), une notion rarement considérée comme "sous peu".

Faut-il alors comprendre que pour nous, pauvres observateurs terriens, cet état dynamique est observé comme statique ?

Donc que malgré que la masse et la charge, donc le moment cinétique soient de fait aspirés, ils sont pour nous invariants ?

… disons quasi-statique pour ne pas trop en faire ? …


De plus en plus frustrant, alors …



@+

[Xoxopixo]

Faut-il alors comprendre que pour nous, pauvres observateurs terriens, cet état dynamique est observé comme statique ?

Oui,
j'ai bien l'impresion que ça a un rapport avec la fusée qui s'eloigne tres vite et dans lequel les gens vieillisent tres peu.
Pour nous petits observateurs.
On ne va pas faire des jaloux quand même.

Quelqu'un en connait l'origine ?
A part le fait que c'est ce que l'on observe bien sur ?

[arrial]

Pour nous petits observateurs.

Ça dépend aussi de la taille du boulet, non ?

@+

[mais cela nous interdit-il de réfléchir à une échelle "cosmologique" ?]

[Amanuensis]

De plus en plus frustrant, alors …

Cela dépend. Le chercheur avec ses formules ou ses simulations n'est pas un "observateur". Il peut "contempler" le trou noir dans sa complexité 4D, comme objet dynamique ou plutôt (dynamique ayant des relents de temps absolu) comme "objet 4D", une "perception" totalement artificielle.

Par contre, analyser ce qui est observé à travers des instruments, télescopes ou autre, demande à prendre en compte le point de vue.

C'est la "description 4D" qu'on trouve couramment dans la vulgarisation, pas la description de ce qui est "vu". La seconde est limitée à un point de vue , la première est spectaculaire mais assez piégeuse.

[Castitatis]

mais alors...un trou noir qui absorbe de la matière encore et encore, et qui grossit, d'après vos explication on devrait ne pas le voir grossir?

[Amanuensis]

mais alors...un trou noir qui absorbe de la matière encore et encore, et qui grossit, d'après vos explication on devrait ne pas le voir grossir?

On ne voit pas un trou noir, non. On voit une zone de l'espace qui ne peut que évoluer de la manière dont on décrit l'évolution d'un trou noir.

Ce qu'on modélise, et qu'on peut décrire (comme vous le faites), c'est le phénomène in extenso. Ce qu'un observateur éloigné réel voit c'est un effondrement inéluctable.

Si on accepte "trou noir" non pas comme l'horizon et son intérieur, mais comme toute la masse dont l'effondrement est inéluctable, on peut très bien voir cette masse absorber quelque chose, grossir ; ainsi que les effets qu'elle a sur son environnement.

[arrial]

C'est la "description 4D" qu'on trouve couramment dans la vulgarisation, pas la description de ce qui est "vu". La seconde est limitée à un point de vue , la première est spectaculaire mais assez piégeuse.

Salut,


Quelques phrases de cette discussion en cours suffisent à donner une idée toute neuve de ce que peut bien être un trou noir à un profane, de ce qu’on observe, de ce qu’on n’observe pas, et ce avec un "pourquoi".
Je trouve donc que tu désespère trop de ce que doit pouvoir faire un vulgarisateur. C’est son métier, et il DOIT savoir exprimer les deux aspects de la chose, éphémère et/ou éternelle selon le point de vue.

Je vais d’ailleurs m’y essayer brièvement : imaginez-moi en grand reporter du vulgaire …



▬▬▬


Si tu balances un caillou en l’air, il va retomber. Même que si tu t’appelles Murphy, tu as toutes les chances de le recevoir sur la tronche, Murphy [allo Cognacq-Jay, ici Paris : tu m’couperas ça au montage, Coco] ; ça s’appelle la pesanteur, ou la gravitation.

Maintenant, si tu es motorisé, tu peux la lancer assez fort pour qu’elle ne retombe pas : c’est la satellisation, voire qu’elle échappe carrément à l’attraction de la Terre : c’est la libération. On dit alors qu’elle est lancée avec une vitesse au moins égale à la vitesse de libération de la Terre.
Son énergie mécanique m.V²/2 – G.Mt.m/Rt se conservant d’une part, et s’annulant d’autre part à l’infini, on en déduit cette vitesse d’échappement, qui vaut 11,2 km/s pour la Terre, et qui est conditionnée donc par le rapport de la masse au rayon de l’astre.

Si ce rapport atteint une valeur critique assez importante, V = √(2G.M/R) peut atteindre la vitesse c de la lumière dans le vide, limite pour tout ce qui compte : matière, énergie, information. C’est la définition du « trou noir », région de l’univers d’où rien, ni rayonnement ni matière, ne peut s’échapper.
Ce phénomène est caractérisé donc par son « horizon des évènements », correspondant au rayon de Schwarzschild, Rs = 2G.M/c², caractérisé donc par la masse de l’objet, et dont donc, rien ne sort.

La relativité générale, qui permet d’interpréter ce phènomène au-delà de Rs [ensuite, on devra faire appel à la théorie quantique des champs pour interpréter ce qui se passe dans la singularité], le trou noir est entièrement caractérisé par
♦ sa masse,
♦ sa charge, et
♦ son moment cinétique.
Au vu de sa définition, cela implique que ces trois quantités sont définies par la matière qui se trouve hors de la sphère de Schwarzschild, et est donc constituée par la matière aspirée par le trou.

→ D’un point de vue cosmologique, le trou noir est donc un phénomène transitoire, appelé même à disparaitre s’il n’est plus alimenté.

→ Pour un observateur situé bien au-delà ce cette singularité, sur la Terre par exemple, le phénomène parait en revanche statique : la matière de la partie visible du trou noir se mouvant à une vitesse proche de celle de la lumière dans le vide, l’écoulement du temps pour cet observateur est proche de l’infiniment lent du fait de la dilatation du temps.

Cela dit, comme il existe dans l’univers d’immenses zones apparremment vides de matière, il est envisageable qu’y existent des trous noirs sans matière hors de leurs horizons d’évènement, totalement indétectables à moins de les approcher intimement.

Et si on disposait d’un temps cosmologique, infini en quelques sorte pour nous, petits êtres, on pourrait sans doute voir les trous noirs évoluer pour un temps peut-être s’évanouir, comme disparaitrait un couteau sans lame qui n’aurait plus de manche, ou le chat du Cheshire si même son sourire s’évanouissait [allo Cognacq-Jay, ici Paris : si tu coupes trop au montage, on captera plus rien, Coco] …




@+

[invitef17c7c8d]

Arrial, je vous tire mon chapeau pour ce texte.
Au plaisir de vous lire encore.

[arrial]

Bonsoir,

Merci avant tout à Deedee81 et Amanuensis pour leurs renseignements, autorisés et précis.

@+