lumiere et trou noir

[invite7f5e7850]

salut.
si le trou noir absorbe tous ce qui se trouve pres de lui comment cela peut aller avec lidée de HOWKINS qui dit
(le trou noir est aussi un emmeteur de lumiere)
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[invite836a0f72]

Hello !

Tout simplement par création de paire particule/anti-particule.

Tu sais peut-être que de temps en temps un photon peut se transformer (s'il a l'énergie suffisante) en paire particule/antiparticule (électron/positron, proton/antiproton, etc.). Comme particule et antiparticule sont de charge contraire, elles s'attirent et s'annihilent en un photon (le même que précédemment, ou presque), une fois qu'elles se rencontrent. Ainsi, Mère Nature n'a rien perdu, on lui a emprunté de la masse pour créer la paire, mais on lui rend peu de temps après, les prêts sont toujours à courte durée.

Maintenant imagine qu'un photon se balade près d'un trou noir (mais pas trop près pour qu'il puisse passer outre). Il se transforme en électron/positron, chacun étant envoyé d'un côté. Si celui qui est du côté du trou noir n'a pas de bol, il peut se faire happer et la force électromagnétique qui devrait le faire attirer vers son antiparticule n'est pas suffisante pour contrebalancer la force de marée dûe au trou noir (Exercice, calculer la masse du trou noir et la distance à son horizon pour que ce soit vrai pour une distance de l'autre du pm entre les deux éléments de la paire).

Résultat, une particule disparaît dans le trou noir et son antiparticule (si elle a du bol) se retrouve sur une orbite non liée et s'en va visiter le cosmos. Tout se passe comme si, pour l'observateur externe, c'était le trou noir qui avait émis cette dernière particule.. D'où le terme d'émission du trou noir.


Remarque: dans l'affaire, Mère Nature a perdu la masse de la particule échappée et ses créanciers vont donc la demander ... au trou noir ! Ce qui fait que la masse du trou noir diminue au fur et à mesure (on parle alors d'"évaporation" du trou noir).

A+

JJ

[invite88ef51f0]

Salut,
Il faut savoir que le rayonnement d'Hawking provient de l'horizon du trou noir, et non de l'intérieur. Donc ce rayonnement peut sortir du trou noir.

[Seirios]

Remarque: dans l'affaire, Mère Nature a perdu la masse de la particule échappée et ses créanciers vont donc la demander ... au trou noir ! Ce qui fait que la masse du trou noir diminue au fur et à mesure (on parle alors d'"évaporation" du trou noir).

Je ne comprend pas pourquoi les créanciers de Mère Nature demande la masse de la particule échappée au trou noir
Pourquoi le trou noir devrait-il rendre de l'énergie ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitefc60305c]

On a affaire à la création de particules virtuelles.
Le TN va cèder de l'énergie (énergie <=> masse) à la particule virtuelle assez chanceuse qui s'échappe pour qu'elle devienne réelle.

[Seirios]

Je ce que j'aimerais savoir, c'est pourquoi le trou noir cède-t-il de l'énergie à la particule virtuelle...

[invite8ef897e4]

Bonjour,

ces questions sont délicates. Il n'y a pas de référence absolue d'énergie aux niveau des fluctuations du vide, tout près de l'horizon. L'idée originale d'Hawking est la suivante. Ce que l'on nomme antiparticule est en fait une particule d'énergie négative voyageant vers le passé. Ayant une énergie inférieur à ce que l'on nomme particule (dont l'énergie est positive dans la paire), il est plus probable que l'antiparticule tombe dans le trou noir. Il y a donc statistiquement un flux net d'énergie négative vers l'horizon, et un flux net correspondant d'énergie positive émis par le vide près de l'horizon en direction de "l'inifini". C'est le rayonnement de Hawking.

Strictement, le rayonnement de Hawking n'est pas exclusivement constitué de photon, mais de toutes les particules possibles. Cependant, plus la masse de la particule est grande, moins il est probable qu'elle soit émise.

[invité576543]

Ce que l'on nomme antiparticule est en fait une particule d'énergie négative voyageant vers le passé. Ayant une énergie inférieur à ce que l'on nomme particule (dont l'énergie est positive dans la paire), il est plus probable que l'antiparticule tombe dans le trou noir.

Bonjour,

Hawkins postule une asymétrie particule/anti-particule. Point. Asymétrie montrée par diverses expériences. S'il était aussi simple d'expliquer cette asymétrie que ta première phrase, un gros problème de la physique serait résolu, non?

Cordialement,

[invite8ef897e4]

Hawkins postule une asymétrie particule/anti-particule. Point. Asymétrie montrée par diverses expériences. S'il était aussi simple d'expliquer cette asymétrie que ta première phrase, un gros problème de la physique serait résolu, non?

Je ne parle pas de calculs mais de sens physique des choses. Et je n'invente rien.

As the mass of the black hole decreased, the area of the event horizon would have to go down, thus violating the law that, classically, the area cannot decrease. This violation must, presumably, be caused by a flux of negative energy across the event horizon which balances the positive energy flux emitted to infinity. One might picture this negative energy flux in the following way. Just outside the event horizon there will be virtual pairs of particles, one with negative energy and one with positive energy. The negative particle is in a region which is classically forbidden but it can tunnel through the event horizon to the region inside the black hole where the Killing vector which represents time translations is spacelike. In this region the particle can exist as a real particle with a timelike momentum vector even though its energy relative to infinity as measured by the time translation Killing vector is negative. The other particle of the pair, having a positive energy, can escape to infinity where it constitutes a part of the thermal emission described above. The probability of the negative energy particle tunnelling through the horizon is governed by the surface gravity ~c since this quantity measures the gradient of the magnitude of the Killing vector or, in other words, how fast the Killing vector is becoming spacelike. Instead of thinking of negative energy particles tunnelling through the horizon in the positive sense of time one could regard them as positive energy particles crossing the horizon on pastdirected world-lines and then being scattered on to future-directed world-lines by the gravitational field. It should be emphasized that these pictures of the mechanism responsible for the thermal emission and area decrease are heuristic only and should not be taken too literally. It should not be thought unreasonable that a black hole, which is an excited state of the gravitational field, should decay quantum mechanically and that, because of quantum fluctuation of the metric, energy should be able to tunnel out of the potential well of a black hole. This particle creation is directly analogous to that caused by a deep potential well in flat space-time. The real justification of the thermal emission is the mathematical derivation given in Section (2) for the case of an uncharged non-rotating black hole. The effects of angular momentum and charge are considered in Section (3). In Section (4) it is shown that any renormalization of the energymomentum tensor with suitable properties must give a negative energy flow down the black hole and consequent decrease in the area of the event horizon. This negative energy flow is non-observable locally.

[invité576543]

Je ne parle pas de calculs mais de sens physique des choses. Et je n'invente rien.

Le texte cité ne parle pas d'anti-particule, où lis-je mal? La particule émise peut être aussi bien une particule qu'une anti-particule dans sa description, non? Je n'y retrouve pas du tout ce que tu décrivais dans ton message original.

Cordialement,

[invite8ef897e4]

Le texte cité ne parle pas d'anti-particule, où lis-je mal? La particule émise peut être aussi bien une particule qu'une anti-particule dans sa description, non? Je n'y retrouve pas du tout ce que tu décrivais dans ton message original.

Après réflection, je crois que tu as raison. Je ne m'étais jamais vraiment posé cette question. J'ai dit que seules des particules étaient émises pour la raison suivante : habituellement, lorsqu'on fait une transformation de Bogolioubov, les fréquences négatives correspondent aux anti-particules, et les fréquences positives aux particules. C'est tout à fait ce genre de calculs que fait Hawking dans le papier cité plus haut. Pourtant, ma propre affirmation m'a choquée lorsque tu m'as fait revenir dessus. J'insite sur le sens physique des choses, et typiquement affirmer que les trour noirs n'émettent que des particules c'est vraiment contre-intuitif (à mon sens en tout cas... enfin, sans alimenter polémique, je m'arrète là)
Pardon pour mon erreur ! mea maxima culpa

J'ai trouvé ma réponse ici :
Hawking Radiation par John Baez

Tout viens du fait que l'identification (anti-)particule/fréquence (négative)positive n'est pas possible pour le vide proche de l'horizon, car différents observateurs peuvent choisir différents réferentiels, et l'identification n'est pas univoque. (en fait la question est valable d'une façon générale dès que l'on n'est plus dans un Minkowski bien plat...)

Ca ne sert pas à grand'chose que je recopie le contenu de la page donnée en lien. John Baez explique beaucoup mieux que moi.

Si vous avez le Wald, cité dans la page de Baez, je crois me souvenir qu'il est très rigoureux.