La matière et trous noirs

[inviteb47fd207]

Bonjour!

Je suis nouveau et aimerais savoir ce que deviens la matière une fois à l'intérieur d'un trous noir:

En d'autres termes, un atome d'hydrogène "H" qui tombe dans un trous noir deviens quoi?

Merci!
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[invite8ef897e4]

Bonjour,

lorsqu'un observateur franchit l'horizon (point de non-retour), il ne sent rien de particulier et ne peux pas le savoir en fait. Sauf si le trou-noir est vraiment très massif et que les effets de marée sont déjà grands. Dans tous les cas, à terme, la structure (quelle que soit son échelle) est détruite par les effets de marée.

[chaverondier]

En d'autres termes, un atome d'hydrogène "H" qui tombe dans un trou noir devient quoi?

La relativité Générale nous dit qu'un objet qui tombe sous la surface de Schwarzschild d'un trou noir atteint sa singularité centrale en un temps propre extrêmement bref. Une fois que ça s'est produit, il n'existe pas d'après (décrit par RG) pour cet objet. En fait, plus rigoureusement, cet évènement ne fait même pas partie de la théorie. La singularité centrale se situe en dehors de notre espace-temps tel qu'il est décrit par la Relativité Générale.

De plus, un observateur extérieur à la sphère de Schwarzschild (il vaut mieux pour lui), ne peut avoir aucune information à ce sujet car, dans le cadre de la Relativité Générale du moins (en mécanique quantique il en va semble-t-il autrement), l'information sur ce qui se passe sous la sphère de Schwarzschild reste définitivement emprisonnée sous cette sphère. Cette sphère constitue ce que l'on appelle un horizon cosmologique. BC

[invite03f54461]

La relativité Générale nous dit qu'un objet qui tombe sous la surface de Schwarzschild d'un trou noir atteint sa singularité centrale en un temps propre extrêmement bref. Une fois que ça s'est produit, il n'existe pas d'après (décrit par RG) pour cet objet. En fait, plus rigoureusement, cet évènement ne fait même pas partie de la théorie. La singularité centrale se situe en dehors de notre espace-temps tel qu'il est décrit par la Relativité Générale.

OK, mais il y a bien la masse qui interagit quand même et "appartient" à "notre espace-temps" , non ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteb47fd207]

J'ai posé la question parce que j'ai cru que le trou noir se dissolvait tôt ou tard en fonction de la quantité de matière absorbée.

[invite8ef897e4]

C'est vrai, il semble que l'information ne soit jamais perdue...

Petit rappel, un trou noir est complétement déterminé par sa masse, sa charge et son moment angulaire. Belle perte d'information si un vaisseau spatial tombe dedans...

Autre ingrédient, effectivement les trous noirs ont une certaine température, ils rayonnent et finissent par s'évaporer.

La façon dont cette information serait restaurée dans notre espace-temps est encore sujette à polémique. Il est possible selon un certain scénario, qu'il y ait des corrélations subtiles dans le rayonnement émis (celui-ci n'étant pas exactement thermique) due à des interférences avec le rayonnement émis par le corps lui-même au moment de sa chute.

[chaverondier]

OK, mais il y a bien la masse qui interagit quand même et "appartient" à "notre espace-temps", non ?

En fait, on peut dire de la masse du trou noir que c'est de la géométrie (la courbure de l'espace-temps elle-même autour de la singularité). Cette géométrie appartient bien à notre espace-temps.

Une masse ponctuelle (une singularité de la courbure) qui tombe sur un trou noir ne disparait pas. Elle modifie la géométrie qui règne autour de la singularité existante en changeant au besoin les 3 seuls paramètres qu'on sait associer à un trou noir : sa masse, son moment cinétique et sa charge électrique (du moins classiquement, cad hors rayonnement de Hawking et autre modèle de supercordes d'une accumulation de matière en effondrement). La masse n'a pas disparu, mais lui attribuer un caractère géométrique devient encore plus naturel pour mieux le voir. BC

[invitea29d1598]

Sauf si le trou-noir est vraiment très massif et que les effets de marée sont déjà grands.

euh, c'est plutôt l'inverse : les effets de marées diminuent quand la taille (et donc la masse) du trou noir augmente...

En fait, on peut dire de la masse du trou noir que c'est de la géométrie (la courbure de l'espace-temps elle-même autour de la singularité).

en partie mais pas complètement. L'énergie est délocalisée, mais une partie est située à la singularité et n'est donc pas purement géométrique.

[chaverondier]

L'énergie est délocalisée, mais une partie est située à la singularité et n'est donc pas purement géométrique.

Je ne comprends pas pourquoi. Quand j'ai une masse ponctuelle, je peux lui associer une métrique de Schwarzschild (ou même de Painlevé pour qu'elle soit définie aussi sous l'horizon de Schwarzschild et régulière singularité exclue) ? Et inversement la métrique en question est caractérisée par la donnée d'une masse (même si l'espace-temps est Ricci-plat donc vide autour de la singularité) ? Pourquoi donc considérer comme des entités distinctes la masse et la géométrie engendrée par cette masse ? BC

[invitea29d1598]

Pourquoi donc considérer comme des entités distinctes la masse et la géométrie engendrée par cette masse ? BC

si la singularité n'existait pas, l'espace-temps serait plat et sans aucune énergie. C'est l'ensemble espace-temps et singularité qui a une énergie non-nulle. Je ne voulais pas dire qu'il fallait séparer les deux et les considérer comme distincts, mais juste que l'espace-temps n'est pas uniquement décrit par la métrique là où la singularité n'est pas. Une autre façon de dire c'est que de l'information et de l'énergie sont contenues dans les conditions limites, même si tout est délocalisé (r=0 en ce qui concerne la singularité). Or, la condition-limite (la singularité) est un objet physique pas géométrique (si on reste dans le cadre de la RG).

[chaverondier]

si la singularité n'existait pas, l'espace-temps serait plat et sans aucune énergie. C'est l'ensemble espace-temps et singularité qui a une énergie non-nulle. Je ne voulais pas dire qu'il fallait séparer les deux et les considérer comme distincts, mais juste que l'espace-temps n'est pas uniquement décrit par la métrique là où la singularité n'est pas. Une autre façon de dire c'est que de l'information et de l'énergie sont contenues dans les conditions limites, même si tout est délocalisé (r=0 en ce qui concerne la singularité). Or, la condition-limite (la singularité) est un objet physique pas géométrique (si on reste dans le cadre de la RG).

OK, disons alors qu'on peut considérer une masse ponctuelle comme un objet décrit à la fois par une métrique (rattachée à la nature géométrique de l'espace-temps) et par une singularité (rattachée à la nature topologique de l'espace-temps). Il me semble d'ailleurs que ça été le travail de Penrose d'explorer ces considérations là dans leurs détails mathématiques. BC