Un nouveau lien mystérieux entre la théorie de la chaleur et les trous noirs

L’entropie, notée S par les physiciens, est une quantité cruciale en physique qui régule la transformation de la chaleur (Q) en travail (W). Elle a été découverte en analysant les moteurs à vapeur, dans le but d’optimiser leur fonctionnement, et est liée au second principe de la thermodynamique, établi par Sadi Carnot au XIXe siècle.

Hawking, Bekenstein et Starobinski

Au XXe siècle, Jacob Bekenstein a révélé que les trous noirs peuvent également posséder une entropie. Stephen Hawking a ensuite démontré que pour cela, ces objets célestes doivent émettre un rayonnement, reliant ainsi la relativité générale, la thermodynamique et la mécanique quantique.

Hawking et Bekenstein ont établi que l’entropie d’un trou noir en rotation, connu sous le nom de trou noir de Kerr, dépend de sa masse (M) et de son moment cinétique (J). Lors de la fusion de deux trous noirs, une partie de leur masse et de leur moment cinétique est émise sous forme d’ondes gravitationnelles. Des simulations numériques ont montré que la masse et le moment cinétique du trou noir résultant tendent à maximiser l’entropie possible en fonction des valeurs initiales.

Un principe d’entropie maximale pour les trous noirs ?

Une équipe de physiciens de l’université Penn State a récemment publié dans Physical Review Letters une découverte suggérant que lors de la fusion de trous noirs, l’entropie finale pourrait être maximisée. Cette découverte pourrait avoir des implications profondes pour notre compréhension de la matière et de l’espace-temps.

Ces résultats soulignent l’importance de l’entropie dans des systèmes complexes comme les trous noirs, et pourraient offrir de nouvelles perspectives sur la physique fondamentale.

Source : Futura Sciences