Des scientifiques ont introduit une approche actualisée de la thermodynamique des trous noirs qui s'applique aux objets en phase de croissance, de fusion ou d'évaporation. Ces travaux, menés par des chercheurs de Penn State, remplacent l'horizon des événements traditionnel par un horizon dynamique afin de surmonter les limites du cadre original de Stephen Hawking. L'étude a été publiée dans Physical Review Letters.
Abhay Ashtekar, professeur à l'université Atherton et professeur émérite de physique Evan Pugh à Penn State, a dirigé l'équipe. Il a souligné que les lois de Hawking n'avaient été formulées que pour des trous noirs à l'équilibre. "Elles ont été formulées pour des trous noirs à l'équilibre, c'est-à-dire immuables au fil du temps, mais les trous noirs changent constamment : ils se forment, fusionnent et finissent par s'évaporer", a déclaré Ashtekar.
La nouvelle mesure d'entropie se connecte plus directement au spin et à l'énergie d'un trou noir. Le co-auteur Daniel E. Paraizo a expliqué que les modèles précédents suggéraient une entropie infinie et une température nulle, ce qui entrait en conflit avec la thermodynamique jusqu'à ce que Hawking intègre les effets quantiques.
Le co-auteur Jonathan Shu a souligné que les horizons des événements dépendent d'événements futurs et ne sont pas adaptés aux trous noirs dynamiques. L'horizon dynamique permet d'appliquer les première et deuxième lois de la thermodynamique à des cas hors équilibre, soutenant ainsi les études sur les fusions détectées par LIGO-Virgo-KAGRA et sur les trous noirs en évaporation.
La recherche a bénéficié du soutien du programme de professorat Atherton de Penn State et de l'Eberly College of Science.