Impossibilité pour un observateur externe de capter la croissance d'un horizon et donc d'un trou noir

[amazon02]

Comment la détection de  l’agrandissement de l’horizon d’un trou noir est-elle compatible de l’impossibilité pour un observateur externe de capter un évènement sur l’horizon ? et pourquoi pour la modification d’un horizon lors de la fusion de trou noirs ?

 Comment par principe expliquer que l’on puisse détecter des trous noirs de taille variables donc ayant variés dans le temps à partir d’un horizon qui correspond à celle d’un effondrement stellaire, sachant que vu d’un observateur à grande distance d’un horizon, un gaz tombant en chute libre mettrait en un temps infini pour atteindre l’horizon (plus l’observateur tente de percevoir des points qui se rapprochent de l’horizon, plus  la longueur d’onde qu’il reçoit  est grande par le différentiel de courbure et donc plus l’information reçue par l’observateur par unité de temps est faible, d’où l’apparence d’un ralentissement) et donc inversement la croissance de l’horizon mettrait un temps infini pour être perçu de l’extérieur.

Le problème se pose t-il différemment pour la modification d'un horizon lors de la fusion de deux trous poirs ?

[polorider]

Bonjour @amazon02 et bienvenue sur le forum 

[MKPanpan]

Bonjour 😉,

 

Tout d'abord, tout ce qui se passe en dehors de l'horizon des évènements ne met pas un temps infini pour l'observateur extérieur. C'est juste plus long, et cet effet relativiste se fait à une distance tout de même assez raisonnable.

 

Du coup, on verra deux trous noirs qui se rapprochent à une vitesse quasi-normale pour l'observateur externe pendant un bon moment. Lors de l'approche finale, les objets vont de plus acquérir de très grandes vitesses, des pourcentages significatifs de la vitesse de la lumière. Du coup, cet effet de ralentissement du temps sera en partie compensé par la grande vitesse acquise par l'objet. On a par exemple découvert notre trou noir Galactique Sagittarius A* en observant les étoiles proches du centre qui se déplacent très rapidement à son approche : l'étoile S2 se rapproche à 124 UA de la singularité (soit plus de 2000 fois le rayon de Schwarzschild) à près de 3% de c.

 

Lorsque deux trous noirs se rapprochent, c'est en fait leur horizon des évènements qui se rapprochent. Lorsque les deux s'effleurent, je suppose qu'il y a fusion et création d'un seul horizon des évènements plus grand. En gros le rayon sera la somme des rayons des horizons individuels, moins la masse correspondant à l'énergie gravitationnelle émise.

 

La formule du rayon de Schwarzschild est r = 2GM/c², proportionnel donc à la masse.

 

Pour ce qui est des singularités, on se représente souvent un point infinitésimal avec un grand espace vide autour avant d'atteindre l'horizon. C'est probablement faux, car d'une part l'espace est totalement distordu et ce genre de sphère avec un centre  n'a plus vraiment de sens, et d'autre part, ce n'est pas la densité qui fait le trou noir mais sa masse. D'ailleurs, plus un trou noir est massif, moins il est dense.

 

On a officiellement observé des fusions de trous noirs, notamment grâce aux interféromètres LIGO et VIRGO, par exemple en 2019 : GW190521. Il y a eu une fusion d'un trou noir de 85 M☉ avec un autre de 66 M☉ qui ont donné un trou noir de 142 M☉. Les 9 M☉ ont été converties en ondes gravitationnelles avec une énergie phénoménale. A noter que les ondes gravitationnelles ne sont pas émises uniquement à la fusion à proprement parler, mais également pendant les phases d'approche, la fusion se faisant plutôt en rotation qu'en ligne directe.