Quand un trou noir a-t-il pu être atteint par les objets qui sont tombés dedans ?

[coussin]

Dans la phrase "un observateur extérieur ne peut pas voir un objet tomber dans un trou noir", le mot important est "voir". Ce qui ne peut pas atteindre l'observateur extérieur ce sont les radiations électromagnétiques émises par l'objet qui tombe. C'est ça que signifie "voir" ici.
Est-ce que parce que l'observateur extérieur ne peut pas "voir" (ayant ce sens-là) cet évènement, cet évènement n'a pas lieu ? Bien sûr que non... Penser cela est bizarre...
Si cet évènement génère des ondes gravitationnelles, l'observateur extérieur les recevrait. Tout simplement parce que ce que j'ai décrit plus haut s'applique aux radiations électromagnétiques et pas aux ondes gravitationnelles. C'est ça LIGO.
Et pour l'évènement mesuré par la NASA en 2012, eh bien ce qui a été détecté n'est pas (comment serait-ce possible) des radiations électromagnétiques directement émises par une planète tombant dans un trou noir. Je ne sais pas exactement ce qui a été détecté dans ce cas précis...
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[invite06459106]

Et pour l'évènement mesuré par la NASA en 2012, eh bien ce qui a été détecté n'est pas (comment serait-ce possible)

Prenons un autre événement, la radiation Hawking, de ce que j'ai cru comprendre, si le photon a l'impulsion et la direction qui vont bien, il s'échappe à l'infini.
Détectable ou non? (Je prends un TNp, comme ça ça règle le problème de la température trop faible, problème avec le CMB). A ce jour non, mais est-ce un problème d'instrumentation ou théorique?

@ Mannu_f:
Merci, ça fait de la lecture.

[coussin]

Après, ce sont des chipotages : les photons du rayonnement de Hawking ne sont pas créés au niveau de l'horizon mais proche de cet horizon. C'est pourquoi ils finissent quand même par s'échapper mais pas sans être extrêmement redshifté.

[invite06459106]

Et pour l'évènement mesuré par la NASA en 2012, eh bien ce qui a été détecté n'est pas (comment serait-ce possible) des radiations électromagnétiques directement émises par une planète tombant dans un trou noir. Je ne sais pas exactement ce qui a été détecté dans ce cas précis...

Je ne comprends pas ce que tu veux dire par : "directement émises par une étoile"...l'événement à des signatures dans le spectre E-M, et c'est ça qu'ils ont analysés.

[coussin]

De toute façon, l'horizon d'un trou noir c'est quelque chose de "flou". Y a que dans des diagrammes de Penrose qu'on en fait une région bien définie

[invite06459106]

Après, ce sont des chipotages : les photons du rayonnement de Hawking ne sont pas créés au niveau de l'horizon mais proche de cet horizon. C'est pourquoi ils finissent quand même par s'échapper mais pas sans être extrêmement redshifté.

Le diable peut se cacher dans les détails.
Ok, mais détectable ou pas?
Deux trucs qui me questionne:
- La sphère des photons
- Jamais rien lu sur l'impossibilité ( théorique) de la détection)
D'un coté on a un truc qui tombe dans le TN, et inobservable cause redshift , et de l'autre la RH qui peut être détectable.
Possibilités:
1- Le redshift n'est pas suffisant pour le RH, donc ce RH se fait "suffisamment" loin de l'horizon.
2- Autres
3- J'ai pas tout lu
Comme le 3 est évident, si quelqu'un peut me dire ce qu'il en est.

[invite06459106]

De toute façon, l'horizon d'un trou noir c'est quelque chose de "flou". Y a que dans des diagrammes de Penrose qu'on en fait une région bien définie

Et encore pire...l'horizon (suivant le TN que l'on prend) ne se forme pas pour l'observateur asymptotique...pas d'horizon, pas de passage de l'horizon, (pas de TN, puisque ce n'est que ça qui le définit).

[coussin]

Les situations entre un objet qui tombe dans un trou noir en émettant des flashs lumineux et le rayonnement de Hawking sont identiques. Simplement, dans le second cas les photons sont émis ex nihilo d'une région proche de l'horizon.
Dans les deux cas, il me semble qu'il est aisé de se faire une idée de ce qui se passe : les photons doivent batailler dur pour arriver à s'extirper du puits gravitationnel du trou noir et cela se traduit par un redshift d'autant plus grand qu'ils ont été émis proche de l'horizon.
L'analogie hydrodynamique fonctionne étonnament bien en matière de RG. Les photons sont alors des saumons qui doivent nager à contre-courant. Et des fois, le courant est juste trop fort...

[stefpell]

Bonjour,

kaboom, mmanu à encore frappé ! Tellement génial.


Je suis peut-être hors-sujet mais est-ce qu'il n'y a pas les travaux de Mr. Heinsenberg qui 'empêche' toute forme de 'statique' ou de 'temps figé' peut importe le point de vue qu'on adopte ?



non?

et s'ajuste avec les équations de Lorentz ou selon non ?


(ici mon incertitude est très grand, cad je connais précisément mon niveau d'ignorance donc le niveau d'idiotie que je peux sortir explose)


Merci

Stef

[stefpell]

Re bonjour,

En relisant tout le fil j'ai oublier un truc,

(2) Si quelqu'un trouve une traduction convenable, mmoi j'ai rien de joli. J'ai juste pensé à nommer cette partie : "Ah ! Je vais rentrer dans un trou noir, ça risque de couper chér..."

Coupure de signal
Perte de communication
Fin de l'appel
'Désolé, il n'y a plus de service au numéro que vous avez composé'

Ringdown est un terme de télécommunication je crois,

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

Bonne nuit/jour à tous

Stef

[invite06459106]

Les situations entre un objet qui tombe dans un trou noir en émettant des flashs lumineux et le rayonnement de Hawking sont identiques. Simplement, dans le second cas les photons sont émis ex nihilo d'une région proche de l'horizon.

Je ne comprends pas l'explication...*

Les photons sont alors des saumons qui doivent nager à contre-courant. Et des fois, le courant est juste trop fort...

Hawking a montré que les fluctuations sont juste au bord de l'horizon.
Si le dernier poisson émis par le truc qui chute est à "la même distance" de l'horizon que le RH, comment se fait-il que pour un courant de même intensité, l'observation peut ou ne peut pas être faite suivant le cas? Pour le RH, le photon a la capacité de se balader jusqu'à l'infini car la fluctuation est suffisamment énergétique, mais doit(?) subir le même redshift pour un observateur lointain(d'ou mon*).

[coussin]

l'observation peut ou ne peut pas être faite suivant le cas?

Et moi, je ne comprends pas cette partie...
Le rayonnement de Hawking est observable. Les flash lumineux du truc qui tombe seront observables tant que celui-ci n'atteint pas l'horizon. C'est pareil.
Mais bon, tout ce beau monde sera redshifté. A la limite d'un photon émis juste au niveau de l'horizon, le redshift est infini.
L'horizon, c'est exactement la vitesse du courant qu'il faut pour qu'un saumon nageant à 300000 km/s fasse du sur-place. Dans un monde parallèle où la vitesse de la lumière serait deux fois plus grande, tous les trous noirs seraient plus petits

J'aime bien ce diagramme de Penrose qui illustre bien la situation : https://spinor.info/weblog/?p=5576

[mmanu_F]

Salut,

Je voulais dire "peut on extrapoler d'éventuelles conclusions sur la fusion de 2 TN au cas de la chute d'une masse arbitrairement faible ?". En gros , répondre à la question du fil ... Après tout, cette physique du dernier pas pourrait avoir pour limite la chute d'un TN sur un autre, et dépendre des échelles d'énergie et/ou de densité des 2 objets.

la traduction en terme de ringdown, du cas d'un objet petit qui tombe dans un TN est effectivement possible et c'est celle qui est donnée dans mon post #19 (la figure en bas à gauche) mais on n'y voit pas explicitement la réponse à la question du fil, que je redonne ici avec un peu d'emphase sur le point qui semble déranger :

Si la chute d'un corps vers un trou noir, aux yeux d'un observateur distant, ralentit indéfiniment à l'approche de son horizon et ne prend jamais fin, à quel moment les objets constituant le trou noir l'ont-ils atteint de notre point de vue ? Peut-on considérer en tant qu'observateurs lointains que des trous noirs ont pu grossir d'objets qu'ils auraient avalés, sans qu'on ne puisse jamais avoir atteint les instants de ces ingestions ? Comment de tels trous noirs peuvent-ils exister dans notre présent ?

Dans le cas de la fusion de deux trous noirs (puisque l'événement semble bien interprété avec la détection d'une onde gravitationnelle) le contact prend-il alors un temps « doublement infini » pour les observateurs ? Que peut-on dire de l'état dans lequel se trouve à présent ce système de deux trous noirs tombant l'un dans/vers l'autre !?

Je redonne aussi la question dans la version de mike, qui donne la réponse sous forme interrogative :

Est ce que la fin du ringdown implique consensuellement une fusion terminée ( donc en un temps extrêmement court tel que perçu par les Ligo ) ? ou bien peut on dire de manière crédible que cela ne contredit en rien une fin totale de processus dans un futur quasi infini ?

La fin du ringtown, donne effectivement, pour l'observateur extérieur, le signal de la fin de la chute et l'analyse est extrapolable à un astéroïde qui tombe dans un TN ou à deux étoiles à neutrons qui fusionnent et forment un TN (le cas en bas à droite du post #19). Il ne reste plus qu'à comprendre pourquoi et en particulier pourquoi ce temps n'est pas infini.

Répètons-nous un peu : le ringdown est caractérisé par deux observables principales, la fréquence d'oscillation et le temps caractéristique de la décroissance exponentielle. La physique est décrite par les modes quasi-normaux qui peuvent être calculés à partir des deux cheveux du TN, sa masse et son moment de rotation (le troisième, sa charge est négligeable dans les cas astrophysiques attendus). La possibilité expérimentale d'isoler différentes fréquences d'oscillations (différents modes) va servir de test à cette hypothèse, à cette prédiction de la RG, qu'un TN ressemble à un TN, il efface tous les détails de l'histoire de la collision. Toute la question est de savoir à quel moment les détails deviennent inobservables et la réponse à cette question semble accessible aux expériences futures.

Revenons maintenant à notre infini, est-il envisageable que les détails ne disparaissent jamais, qu'on continue à observer une structure, des cheveux, des restes de l'effondrement sur l'horizon après un temps infini, quasi-infini, très très long, grâce à des observations de plus en plus précises ? Je dirais oui et non, mais le problème n'est plus un problème de tester la RG mais de tester la gravitation quantique (GQ) (et comme je l'ai déjà suggéré, ça va pas être facile en partique, mais sait-on jamais, les TN sont des très bonnes loupes.).

Alors a-t-on une limite à partir de laquelle on s'attend à être confronté à la réalité quantique de la gravitation ? Si on se place du point de vue de l'observateur en chute libre, les nouveautés devraient apparaitre aux abords de la singularité et on peut estimer (vraiment à la louche) que ça devrait prendre un temps de l'ordre du rayon de Schwarzschild (dans les bonnes unités où la vitesse de la lumière "c" est égale à 1), c'est-à-dire un temps de l'ordre de 2M (dans les bonnes unités où la constante gravitationnelle de Newton "G" est égale à 1). Dans le cas d'un TN de 100 masses solaires (l'ordre de grandeur pour la détection de LIGO) ça nous fait un temps de l'ordre de 0.001 secondes.

Qu'en est-il pour l'observateur à l'extérieur ? Comme je l'ai déjà écrit, ce dernier voit la matière se rapporcher de l'horizon et la dimension radiale de l'objet en effondrement (son épaisseur) devient de l'ordre de la longueur de Planck (qui est égale à 1 dans les bonnes unités où la constante de Planck "h" est aussi égale à 1) après un temps de l'ordre de 2M.log (2M) qui nous fait dans les 0.1 secondes. L'apparition du logarithme ici nous montre que la durée de vie de l'objet n'est pas fondamentalement plus longue du point de vue de l'observateur extérieur, dans tous les cas pas infiniment plus longue. Comme le suggère le principe de complémentarité des TN, rien n'oblige la Nature à égaler ces deux temps, l'observateur ne meure pas au même endroit et pas au même moment selon les points de vue. L'important c'est que les deux points de vue ne conduisent pas à des contradctions mesurables en principe.

Je vous ai donné des valeurs numériques dans le seul but de voir dans quelle mesure tout ceci est en accord avec les ordres de grandeur des échelles de temps mesurées par LIGO. Vous pouvez regarder leur figure 1 ou leur figure 2, et vous convaincre par vous même...

On peut encore faire quelques commentaires. L'idée de prendre au sérieux l'existence d'une membrane d'une épaisseur de Planck autour du TN est exploitée depuis pas mal de temps. Elle permet, à défaut de connaitre les détails de la théorie de la GQ, d'estimer les grandes lignes des effets attendus. On pourra jeter un oeil sur l'intro de l'article récent de Jan de Boer et al. pour y trouver quelques applications possibles de ce "modèle jouet" (magnétisation du TN par le disque d'accrétion, jets, ...). On y apprendra aussi que cette description n'est pas suffisante pour capturer tous les effets associés à l'échelle de Planck et en particulier ceux associés aux modes quasinormaux. Cependant, il est intéressant de remarquer que les modes dominants semble bien être capturé par cette description simplifiée, comme l'a montré Starinet, par exemple. La membrane redonne les modes quasinormaux attendus pour un TN sans cheveux. Cette description est équivalente à celle d'un TN sans rien d'observable à l'hoeizon essentiellement parce que la membrane se comporte comme un fluide parfait.

Je profite de cette remarque pour faire une dédicace à stefpell qui m'avait posé une question sur la viscosité des TN sur un autre fil et sa question m'avait fait pensé au rapport viscosité sur densité d'entropie dont la valeur minimale pouvait être calculée à partir des constantes de Planck et de Boltzmann. Je l'ai joyeusement retrouvé ici (ce qui n'est pas surprenant si on connait le nom de Starinet) en apprenant que le fluide de la membrane a justement la valeur minimale pour ce rapport, ce qui justifie cette idée de fluide parfait.

On peux pousser encore un peu cette idée de la membrane et regarder les liens qu'elle a avec la GQ. Ceux qui ont osé ouvrir les articles de Starinet et de Boer ont peut-être remarqué l'omniprésence des concepts d'holographie, de dualité et de leur incarnation sous forme de correspondence AdS/CFT. La raison en est que cette correspondence est à l'heure actuel l'outil le plus efficace pour répondre à des questions sur la GQ, parce que c'est une théorie cohérente de la GQ dans laquelle les maths sont sous contrôle. Dans ce cadre, on a vu apparaître une version raffinée de la membrane, cette dernière se trouvant rejetée au bord de l'espace (AdS), à l'infini comme c'est le cas de la théorie de champs (CFT) dans la correpondence originale. Cette dualité fluide/gravité (autour de 2008) a permis de donner des arguments quantitatifs en faveur (Starinet) ou contre (de Boer) cette idée de membrane. Le lien entre les deux membranes (sur l'horizon et à l'infini) est loin d'être clair, mais je me suis pris à imaginer que l'article de Hawking, Perry et Strominger qui a fait beaucoup de bruit cet hiver (le lien vers l'article est post #103) pourrait être une piste amusante (si on arrive à lui donner du sens...).

Il y a enfin encore un point qu'il me semble intéressant de tenter d'éclaircir. A-t'on une idée de ce qu'il doit se passer après ce temps de M ln M ? Y'a-t'il quelque chose à observer ? Eh bien, oui, on en connait déjà un bout sur la question, c'est exactement le moment où la radiation de Hawking commence à se faire sentir (j'en avais déjà dit un mot à la fin du §2 du post #117). Est-elle observable ? En principe oui. Pourra-t'on en tirer de l'information sur ce qui se passe à l'intérieur de TN ? En principe oui mais ça paraît complétement démesuré à réaliser en pratique (Il faudrait récupérer au moins la moitié de la radiation évaporée par un TN, plutôt un petit TN, genre créé en labo par less ingénieurs TN du futur, et réussir à la décoder, certainement avec un ordinateur quantique ... tous les détails sont dans le §5.4 page 52 dans le Harlow lié au post #117).

Les situations entre un objet qui tombe dans un trou noir en émettant des flashs lumineux et le rayonnement de Hawking sont identiques. Simplement, dans le second cas les photons sont émis ex nihilo d'une région proche de l'horizon.
Dans les deux cas, il me semble qu'il est aisé de se faire une idée de ce qui se passe : les photons doivent batailler dur pour arriver à s'extirper du puits gravitationnel du trou noir et cela se traduit par un redshift d'autant plus grand qu'ils ont été émis proche de l'horizon.
L'analogie hydrodynamique fonctionne étonnament bien en matière de RG. Les photons sont alors des saumons qui doivent nager à contre-courant. Et des fois, le courant est juste trop fort...

J'en profite pour rappeler que dans le calcul original de Hawking (sans quantification de la gravité), les photons qui ressortent, ont été arrachés des profondeurs trans-planckiennes (ils avaient une énergie initiale plus grande que l'énergie de Planck), dit autrement l'explication de Hawking ne marche qu'en terme de saumons transgéniques et il nous faudra encore creuser un peu notre théorie de la GQ pour voir les saumons dans leur milieu naturel.

Et ça fait réfléchir.