Des simulations numériques ont orienté les physiciens vers la région des trous noirs où la prévisibilité des lois physiques doit être violée. Dans une telle région, les états ultérieurs du système peuvent ne pas être une conséquence des états actuels, ce qui est impossible en mécanique newtonienne et en électrodynamique classique. Un article avec les résultats a été publié dans la revue Physical Review Letters.
Habituellement, les théories physiques parlent du déterminisme du monde, de la prévisibilité du futur: si les conditions initiales sont connues, alors, connaissant les lois physiques, on peut calculer l'état à tout moment dans le futur. Une telle théorie, par exemple, est la mécanique newtonienne. Il en va de même pour l'électrodynamique classique: connaissant exactement la distribution des champs électriques et magnétiques dans l'espace, vous pouvez déterminer leur état à tout autre moment à l'aide des équations de Maxwell. Même en mécanique quantique, l'équation de Schrödinger ne permet pas le hasard: si nous connaissons exactement la fonction d'onde au moment initial, alors elle parle sans ambiguïté de son évolution temporelle à tout intervalle de temps.
Dans le nouveau travail, un groupe de théoriciens dirigé par Vitor Cardoso de l'Université de Lisbonne examine l'effondrement d'une étoile chargée dans un trou noir et modélise ce phénomène dans le cadre de la relativité générale. En conséquence, il s'avère que dans ce processus, une région peut apparaître, dont la physique ne peut pas être prédite en connaissant l'état initial de l'étoile.
Selon l'un des théorèmes dans le cadre de la relativité générale, il existe une région maximale de l'espace-temps qui est uniquement déterminée par ces conditions initiales. Si cette zone n'est pas la totalité de l'espace existant, alors, par définition, il s'avère qu'il existe des zones dont l'état n'est pas déterminé par les conditions initiales prises. Le scientifique anglais Roger Penrose a formulé une hypothèse appelée le principe d'une forte censure cosmique. Il soutient que cela ne peut pas arriver, c'est-à-dire que la zone définissable sans ambiguïté ne fait pas partie d'un espace plus grand.
La formation d'un trou noir chargé, décrite par la métrique Reissner-Nordstrom, viole ce principe à première vue, puisque dans ce cas l'horizon de Cauchy se forme à l'intérieur du trou noir, auquel l'espace-temps reste lisse, et au-delà il peut être étendu d'un nombre infini de façons. Mais d'un autre côté, cette surface est instable et toute perturbation la détruit, conduit à la formation d'une singularité et d'une justice du principe de la censure cosmique.
Le nouveau travail étudie l'effondrement d'une étoile dans un trou noir avec une charge quasi-limitante en tenant compte de la constante cosmologique (Λ-terme dans les équations d'Einstein). Le terme Λ est très petit et n'est généralement pris en compte que dans les études cosmologiques, mais il a été montré qu'une valeur positive de Λ conduit à un horizon de Cauchy plus stable. De ce fait, même en tenant compte des perturbations, l'écart entre les paramètres spatio-temporels sur l'horizon de Cauchy n'est pas important, ce qui permet de résoudre les équations d'Einstein même à l'horizon même. Cela viole le principe d'une forte censure cosmique.
La discontinuité de courbure à l'horizon de Cauchy obtenue en situation de charge limite et d'un terme Λ positif est similaire à une onde de choc dans un liquide. Il s'avère qu'un corps suffisamment fort pourrait y pénétrer. On peut imaginer un observateur sautant dans un trou noir et traversant l'horizon de Cauchy. Dans ce cas, son avenir s'avère incertain.
La preuve de la validité de l'analyse effectuée est toujours requise, puisque les auteurs n'ont considéré que la théorie des perturbations linéaires. Il est également intéressant de noter que les trous noirs astrophysiques avec des charges limites ne peuvent pas se former, car il n'y a pas d'étoiles hautement chargées. Cependant, l'horizon de Cauchy se produit également dans le cas de trous noirs en rotation, bien qu'ils aient moins de symétries. De plus, les travaux n'ont pas pris en compte les effets quantiques hypothétiques, qui peuvent être forts dans ces domaines.
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