Création de fermions par des trous noirs chargés en rotation
Creation of fermions by rotating charged black holes
Anglais
Ce travail est consacré à l'étude mathématique de l'effet Hawking pour des fermions dans le cadre de l'effondrement d'une étoile chargée en rotation. On démontre qu'un observateur localisé loin de l'étoile et au repos par rapport aux coordonnées de Boyer-Lindquist observe l'émergence d'un état thermal quand son temps propre tend vers l'infini. On introduit d'abord un modèle de l'effondrement de l'étoile. On suppose que l'espace-temps à l'extérieur de l'étoile est donné par la métrique de Kerr-Newman. Les hypothèses sur le comportement asymptotique de la surface de l'étoile sont inspirées par le comportement asymptotique de certaines géodésiques de type temps dans la métrique de Kerr-Newman. L'équation de Dirac est alors écrite en utilisant des coordonnées et une tétrade de Newman-Penrose adaptées à l'effondrement. Ce système de coordonnées et cette tétrade sont basés sur des géodésiques qu'on appelle des géodésiques simples isotropes. La quantification des champs de Dirac dans un espace-temps globalement hyperbolique est décrite. On formule un théorème sur l'effet Hawking dans ce cadre. La preuve du théorème contient une estimation de vitesse minimale pour les champs de Dirac légèrement plus forte que les estimations usuelles ainsi qu'un résultat d'existence et d'unicité pour les solutions d'un problème caractéristique pour les champs de Dirac dans l'espace-temps de Kerr-Newman. Dans un appendice, nous construisons explicitement la compactification de Penrose du bloc $I$ de l'espace-temps de Kerr-Newman qui est basée sur les géodésiques simples isotropes.