La physique

Les physiciens trouvent que trois trous noirs en orbite peuvent briser la symétrie du temps

Les physiciens trouvent que trois trous noirs en orbite peuvent briser la symétrie du temps

Imaginons que vous observiez une planète sur son orbite. Imaginons en outre que vous puissiez accélérer le temps, pour observer la planète dans une sorte de "avance rapide". En théorie, vous ne pourriez pas savoir, en observant le mouvement de la planète, si le temps avance ou recule. En effet, quelle que soit la direction dans laquelle le temps se déplace, la physique suit les mêmes lois. Cette propriété est connue sous le nom de symétrie temporelle. La symétrie du temps décrit comment les lois de la physique fonctionnent de la même manière, que le temps avance ou recule.

En réalité, cependant, la symétrie du temps ne peut pas être rompue pour remonter le temps. Par exemple, une tasse cassée ne peut pas se remonter soudainement. Jusqu'à présent, les scientifiques expliquaient cela en soulignant le grand nombre de particules impliquées. La tasse a deux nombreuses particules pour qu'elles puissent interagir dans l'ordre inverse exact.

En physique, cette incapacité à remonter le temps émerge de l'étude des problèmes à n corps. Celles-ci impliquent le problème de la prédiction des mouvements individuels d'un certain nombre (n) d'objets célestes qui interagissent les uns avec les autres par gravitation.

Un exemple de ceci peut être vu dans notre système solaire. Si nous voulions cartographier le mouvement de la Lune terrestre par rapport au Soleil, nous aurions besoin de prendre en compte les positions relatives du Soleil, de la Lune et de la Terre, ainsi que les forces gravitationnelles qu'elles provoquent les unes sur les autres. Parce que nous prenons en compte trois objets, cela s'appellerait un problème à 3 corps.

Il s'avère que s'il y a plus de deux corps, le problème ne peut pas être résolu avec précision - les mouvements de plus de deux corps ne peuvent pas être prédits avec une précision de 100%.

De plus, lorsque les scientifiques exécutent des simulations à n corps à l'envers, ils ne reviennent pas à leur point de départ. Jusqu'à présent, ils ne savaient pas si cette incapacité résultait du caractère chaotique de ces systèmes, ou si les simulations elles-mêmes n'étaient pas fiables.

Maintenant, cependant, trois astronomes ont peut-être montré qu'il est, en fait, impossible de remonter le temps, et qu'il suffit de trois particules pour briser la symétrie du temps. Une équipe dirigée par l'astronome Tjarda Boekholt, de l'Université d'Aveiro, a montré que la symétrie du temps peut être brisée par trois corps en interaction gravitationnelle.

Les astronomes ont pu calculer comment les orbites de trois trous noirs s'influenceraient mutuellement, en utilisant deux simulations.

Dans chaque simulation, les chercheurs ont déplacé les positions initiales des trous noirs pour voir comment cela affecterait leur mouvement au fil du temps.

Dans la première simulation, les trous noirs partent d'une position de repos et se rapprochent et se dépassent dans des orbites complexes, avant qu'un trou noir ne quitte finalement la compagnie des deux autres. La deuxième simulation commence là où la première se termine et tente de ramener l'heure à la position de départ.

Les chercheurs ont constaté que 5% du temps, la simulation ne pouvait pas être inversée. Tout ce qu'il a fallu pour que cela se produise était une perturbation du système de la taille d'une longueur de Planck. Il s'agit de la plus petite unité de longueur possible, mesurant 1,6 x 10 ^ -35 m.

Boekholt a expliqué les résultats en disant: "Le mouvement des trois trous noirs peut être tellement chaotique que quelque chose d'aussi petit que la longueur de Planck influencera leurs mouvements. Les perturbations de la taille de la longueur de Planck ont ​​un effet exponentiel et brisent la symétrie temporelle. . "

Il s'agit d'une avancée importante, car elle montre que les simulations ne sont pas responsables de l'incapacité à résoudre le problème des n corps ou à remonter le temps. Il semble que nous ne pouvons jamais prédire quelle partie des simulations relèvera de ces 5%, et la conclusion est que les systèmes à n corps sont "fondamentalement imprévisibles".

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En d'autres termes, selon le co-auteur de l'étude Portegies Zwart, "Ne pas pouvoir remonter le temps n'est plus seulement un argument statistique. Il est déjà caché dans les lois fondamentales de la nature. Pas un seul système de trois objets en mouvement, grands ou petits, planètes ou trous noirs, peuvent échapper à la direction du temps. "

Leurs résultats sont publiés dans la revue Les avis mensuels de la Royal Astronomical Society.


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