Pouvons-nous résoudre le paradoxe de l’information sur les trous noirs en utilisant des « boules à photons » ?
là Le trou noir Est-ce si simple ou y a-t-il plus dans leur histoire ?
Les théories cherchant à résoudre le soi-disant paradoxe de l’information sur les trous noirs prédisent que les trous noirs sont beaucoup plus complexes que ne le suggère la théorie générale de la relativité. De futures observations de la sphère photonique, la bande de lumière enroulée autour du bord d’un trou noir, pourraient tester ces théories.
Le paradoxe de l’information
D’après Albert Einstein théorie générale de la relativitéLes trous noirs sont étonnamment simples. Si vous connaissez la masse, la charge et la rotation d’un trou noir, vous savez tout ce que vous devez savoir sur un trou noir. En fait, les trous noirs sont parmi les personnages les plus simples et les plus simples de l’univers.
Mais son apparente simplicité crée une méchante ironie. Dans les années 1970, le célèbre astrophysicien Stephen Hawking s’est rendu compte que les trous noirs n’étaient pas complètement noirs, mais plutôt qu’ils émettaient des radiations via un délicat processus de mécanique quantique fonctionnant avec eux. horizon des événements, ou même la limite d’un trou noir où même la lumière ne peut s’échapper.
Les trous noirs sont si simples qu’ils ne peuvent être expliqués que par trois nombres, il semble donc que toutes les informations sur la matière tombant dans un trou noir soient définitivement fermées. Peu importe si vous faites un trou noir à partir d’étoiles mortes ou de poussière interstellaire, ou à partir d’un chat. Tant que ces deux trous noirs auront la même rotation, la même masse et la même charge, ils seront identiques.
Dans la première formule du processus de rayonnement de Hawking, le rayonnement n’emportait aucune information avec lui. Cependant, lorsque le trou noir émet un rayonnement, il finit par s’évaporer et disparaît complètement. Par conséquent, le soi-disant paradoxe de l’information trou noir. Si beaucoup d’informations tombent dans un trou noir et ne peuvent pas être détruites, où vont toutes les informations lorsque le trou noir disparaît ?
Vidéo: Les scientifiques ont trouvé une masse de trous noirs au centre d’une masse sphérique
regarde la lumière
Au cours des dernières décennies, il y a eu de nombreuses tentatives pour résoudre le paradoxe de l’information. Certaines de ces propositions incluent l’extension de la connaissance de la relativité générale. Certains d’entre eux comprennent des tentatives de combiner la relativité générale avec une compréhension de la mécanique quantique. Certains sont très étranges.
Cependant, à l’heure actuelle, toutes les tentatives pour résoudre le paradoxe de l’information n’ont pas fait leurs preuves. Il est très difficile d’observer directement les trous noirs. Les trous noirs ne sont généralement visibles que lorsqu’ils interagissent avec l’environnement (généralement en avalant de gros morceaux de gaz ou de poussière) ou lors de la fusion et de l’explosion. ondes gravitationnelles..
Mais en 2019, tout a changé lorsque le réseau mondial de télescopes, appelé Event Horizon Telescope, a commencé à travailler ensemble pour fournir un télescope. Photo M87 *, un trou noir supermassif au centre de la galaxie de la Vierge.
L’image est incroyable et inoubliable. Le vide sombre au centre est l’ombre projetée par l’horizon des événements du trou noir, empêchant la lumière derrière le trou noir de pénétrer. Le vide est alors entouré d’un anneau de lumière fantomatique émis par le plasma surchauffé entourant le trou noir.
anneau de flamme
Que nous dit cette photo sur Jawhar ? Horizon des événements du trou noir??
L’horizon des événements du trou noir lui-même est beaucoup plus petit que son ombre. L’espace près du trou noir est très courbé, donc les ombres semblent très grandes. Et quelque part entre l’horizon et le bord de l’ombre de l’événement se trouve une caractéristique intéressante qui découle des courbures extrêmes de l’espace : la sphère photonique. La boule de photons est la région proche du trou noir et la gravité est si forte que la lumière elle-même peut orbiter autour du trou noir.
L’orbite dans cette région est instable. Les photons peuvent orbiter plusieurs fois autour du trou noir, mais ils ne restent pas éternellement. Finalement, il s’infiltre, formant un mince anneau de lumière visible autour du trou noir.
Dans la théorie classique de la relativité générale, le champ du photon est si mince qu’il est pratiquement invisible dans l’image M87* capturée par le télescope Event Horizon.
Actuellement, une équipe de chercheurs a étudié les propriétés de la sphère photonique avec une théorie qui cherche à résoudre le paradoxe de l’information sur les trous noirs. Ils ont découvert que certaines théories complexes sur l’horizon des événements du trou noir affectent l’environnement environnant, y compris le champ de photons. Dans certaines de ces théories, l’équipe a écrit dans une thèse récemment publiée que la sphère des photons est beaucoup plus large et pourrait être beaucoup plus lumineuse pour les observateurs distants. base de données arXiv ...
Malgré les changements, la différence de champs de photons entre la théorie classique de la relativité et les prédictions de ces modèles exotiques est encore trop petite pour être vue avec le télescope Event Horizon. Mais l’image époustouflante de ce télescope n’est pas la dernière que nous prendrons d’un trou noir. Les futures tentatives d’étude de M87* et d’autres trous noirs supermassifs fourniront des images à plus haute résolution. Si nous pouvons résoudre le champ du photon, l’étude de sa largeur et de sa luminosité nous donnera des indices sur la nature de l’horizon des événements et, éventuellement, sur la façon de résoudre le paradoxe de l’information sur les trous noirs.
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