• Astrophysique: un traitement quantique de l'horizon des trous noirs paraît en mesure d'éclairer les énigmes posées par les trous noirs quantiques de Hawking!____¤202001

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «Echoes from the Abyss: A highly spinning black hole remnant for the binary neutron star merger GW170817» sont publiés dans la revue JCAP (Journal of Cosmology and Astroparticle Physics) et disponibles en pdf, révèle qu'un traitement quantique de l'horizon des trous noirs, éclairant les énigmes posées par les trous noirs quantiques de Hawking, pourrait conduire à une signature du comportement quantique de l'horizon des événements dans les ondes gravitationnelles.

     

    Relevons tout d'abord que «ce qui définit un trou noir de façon rigoureuse», c'est «l'existence d'un horizon des événements clos entourant une région de l'espace». Ainsi, un trou noir est, en quelque sorte, une «bulle formée d'une membrane fictive, effective, qui ne laisse passer matière et lumière que dans un seul sens», car, une fois dans la bulle, «elles ne peuvent plus en sortir» puisque «le champ de gravitation nécessiterait qu'un objet physique, particule ou onde, puisse se propager parfois plus vite que la lumière».

     

    Par ailleurs, «Stephen Hawking, en se basant notamment sur les travaux de Jacob Bekenstein, Yakov Zel'dovich et Alexei Starobinski, a été conduit à découvrir que la mécanique quantique impliquait que les trous noirs, en rotation ou pas, devaient tout de même s'évaporer en perdant leurs masses et leurs moments cinétiques s'ils en avaient», car un trou noir doit «émettre un rayonnement chaud du type de celui d'un corps noir avec une température inversement proportionnelle à sa masse», si bien que «plus un trou noir devient petit, plus il devient chaud et plus il s'évapore vite».

     

    De plus, la découverte du rayonnement Hawking a ensuite conduit le même Stephen Hawking à énoncer «l’énigme du paradoxe de l’information»: concrètement «si la mécanique quantique force un trou noir à rayonner, son évaporation et l'existence d'un horizon des évènements devraient conduire à la destruction de l'information qui était portée par les objets tombants dans un trou noir», une destruction d'information «interdite par la mécanique quantique».

     

    Aujourd'hui, l'étude ici présentée indique que «si l'horizon des évènements d'un trou noir est modifié par des effets quantiques ou une nouvelle physique qui, dans les deux cas, font en sorte que l'extérieur du nouvel objet se comporte à bien des égards comme un trou noir en rotation, on peut montrer que des ondes, notamment gravitationnelles mais aussi celles émises par l'évaporation quantique d'un trou noir, vont rencontrer une sorte de mur, une barrière, produite par la structure de l'espace-temps».

     

    En fait, si le lieu de l'horizon des événements se comporte aussi «comme un mur partiellement réfléchissant, en raison d'effets quantiques ou d'une nouvelle physique, alors les ondes vont rebondir entre les deux murs et un signal périodique (bien que de plus en plus faible à cause du partage de l'énergie en ondes transmises et réfléchies) va se présenter comme une sorte d'écho» des ondes gravitationnelles.

     

    Ce scénario peut s'appliquer «au cas de la source d'ondes baptisée GW170817, issue de la fusion de deux étoiles à neutrons, et qui a été détectée le 17 août 2017 par LIGO et Virgo». Le trou noir en question «a dû produire des ondes pendant un certain temps, comme le ferait une cloche dont les vibrations s'amortissent après un choc» et les analyses «encore embryonnaires» de cette étude, peuvent laisser penser qu'il existe «des indices de la présence de ces échos gravitationnels dans le signal détecté pour GW170817».

     

     


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