Les trous noirs ne restent pas là.
Ils changent. Ils fusionnent. Ils explosent. Et la célèbre théorie de Stephen Hawking des années 1970 ? Il a eu du mal à suivre.
Hawking nous a donné des radiations. Fuite thermique. L’idée que ces pièges cosmiques pourraient éventuellement s’évaporer, imploser et mourir. C’était révolutionnaire. C’était légendaire.
C’était également limité.
De nouvelles recherches suggèrent que nous avons mal abordé le problème. Oubliez un instant l’horizon des événements. Pensez à une casserole d’eau sur la cuisinière.
L’eau bouillante devient salissante. Désordonné.
Ce trouble s’appelle l’entropie.
Et les trous noirs ? Ils l’ont aussi.
“Les lois de Hawking… établissent un lien satisfaisant entre la physique extrême et étrange… mais elles ont une sérieuse limitation.” — Abhay Ashtekar, État de Penn
Le piège ? Les lois de Hawking ne fonctionnent que lorsque le trou noir est glacial. Équilibre. Invariable. Statique.
La réalité n’est pas statique.
Les trous noirs sont dynamiques. Ils se forment. Ils se battent. Ils s’évaporent.
L’équipe de Penn State, dirigée par Abhay Ashtakar avec l’aide des étudiants diplômés Daniel E. Paraizo et Jonathan Shu, a donc décidé de réécrire les règles. Pas la physique, juste le cadre.
L’ombre d’Einstein
On ne peut pas parler de trous sans parler de gravité. Et on ne peut pas parler de gravité sans Albert Einstein.
- La relativité générale chute.
Les mathématiques crient « singularité ». Un point où les équations vont à l’infini. Le cœur de la bête.
L’entourer ? L’horizon des événements. Le point de non-retour. La gravité y est si forte que même la lumière reste bloquée. La vitesse de fuite dépasse la vitesse de la lumière. Rien de sorti. Pas même des informations.
Pendant des décennies, c’était tout. Température nulle. Zéro rayonnement. Des façons infinies de faire un trou.
Il semblait que les lois thermodynamiques – ces belles règles sur l’énergie et le désordre – n’avaient pas à s’appliquer à quelque chose d’aussi sombre.
Puis vint Hawking.
1974. Il a changé la donne.
Soudain, des trous noirs rayonnèrent de chaleur. Soudain, ils eurent de la température. Du coup, on pourrait leur appliquer la thermodynamique. Cela les a fait passer des problèmes mathématiques aux réalités physiques.
La recette de Hawking était élégante. La surface est égale à l’entropie. Rotation et masse inversement proportionnelles. Cela a fonctionné.
Jusqu’à ce que ce ne soit pas le cas.
Le problème avec la vue
Voici le problème.
Les analogies échouent lorsque les choses deviennent chargées.
“Dans des situations dynamiques… des horizons d’événements peuvent se former… où rien ne se passe.” —Jonathan Shu
Lorsqu’un trou noir grandit, fusionne ou mange des étoiles, « l’horizon des événements » est un mauvais indicateur.
Pourquoi?
Parce que vous ne pouvez pas définir ses propriétés pour le moment.
Il faut prédire l’avenir. Vous devez voir si la lumière va s’échapper ou non. Ce n’est pas de la physique. C’est une prophétie.
Paraizo l’a dit simplement.
Si vous ne pouvez pas voir à l’intérieur, vous ne pouvez pas savoir ce qu’il y a à l’intérieur. Pas vraiment.
La zone de cet horizon ne peut pas mesurer l’entropie physique réelle d’un trou changeant. C’est un indicateur retardé. Inutile pour comprendre la naissance ou la mort de la bête.
L’équipe de Penn State a donc fait quelque chose de radical.
Ils ont jeté l’horizon des événements.
Je l’ai remplacé par un horizon dynamique.
Déjà utilisé dans les simulations. Jamais pleinement appliqué à la loi thermodynamique.
Ce simple commutateur répare tout.
Première loi de la thermodynamique ? Appliqué. L’énergie change de forme, mais n’est pas créée.
Deuxième loi ? Appliqué. L’entropie augmente toujours.
Plus besoin d’attendre que le futur définisse le présent.
Il n’est plus nécessaire que le trou noir reste immobile.
Cela fonctionne pour la naissance. Fusionnement. Évaporation. Même cette mort explosive prédite par Hawking.
Cela étend les lois au-delà du paradigme de l’équilibre de 50 ans.
“Nous voulions trouver un moyen de… étendre les lois aux trous noirs qui sont votre équilibre.” —Ashtekar
Est-ce que cela résout tous nos problèmes ?
Peut être.
La théorie quantique a encore ses propres failles. Mais cela rend les calculs adaptés au chaos.
Nous avons enfin un moyen de parler d’un trou noir pendant qu’il se déplace.
Au lieu d’attendre qu’il meure.
