Interprétation physique des discontinuités de capacité thermique pour les trous noirs statiques

Une caractéristique générique des systèmes auto-gravitants est qu'ils ont une capacité thermique négative. Un exemple important de ce comportement est donné par le trou noir de Schwarzschild. Le cas des trous noirs chargés et en rotation est encore plus intéressant, car un changement de signe de la chaleur spécifique a lieu à travers une discontinuité infinie. Cela a été généralement associé à une transition de phase thermodynamique des trous noirs apparaissant aux points où la capacité thermique diverge, les fameux points de Davies. Cet aspect de la thermodynamique des trous noirs a été abordé sous différentes perspectives, motivant différentes interprétations depuis sa découverte dans les années 1970. Dans cet article, une réinterprétation physique de la capacité thermique est fournie pour les trous noirs sphériquement symétriques et statiques. Notre analyse est partiellement basée sur une reformulation de la capacité thermique des trous noirs utilisant le formalisme de Newman-Penrose. L'application au cas du trou noir de Reissner-Nordström-de Sitter révèle une interprétation physique claire des scalaires de Newman-Penrose évalués à l'horizon des événements. Cela nous permet d'écrire la capacité thermique comme un équilibre de pressions définies à l'horizon, en particulier, une pression de matière (provenant du tenseur énergie-momentum) et une pression thermique (provenant de l'équipartition de l'énergie holographique de l'horizon). Le point de Davies est identifié au point où la densité d'énergie thermique de Komar correspond à la pression de matière à l'horizon. Nous comparons également le cas des trous noirs avec le cas des objets auto-gravitants et leurs évolutions thermiques correspondantes. Nous concluons que la capacité thermique des trous noirs et des systèmes auto-gravitants peut être comprise qualitativement en des termes similaires.