Les trous noirs

[invite31167c93]

Salut!!!! bon je me présente je suis en seconde et j'aimerais me lancer dans le métier d'astrophisycien mais il y a encore quelque question qui m'intrigue trop !!! je ne pourrai pas attendre jusque mon entrer dans une école!

voila tout d'abord : _quel est la limite de masse pour une super nova pour quel ne s'éfondre pas sur elle même et forme un trou noir?
_ quel sont pour l'instant les hypothèses pour la traverser d'un trou noir ? je veux dire que se passe t'il ??
_ que veux dire le mots "singularité" car tout le monde utilise ce mots et moi je pige rien !!
_ vu que les photons ne peuvent pas s'échapper de l'atraction d'un trou noir a un certain moment (après avoir dépasser la zone de non-retour) es-ce que cela voudrait dire que a l'intérieur du trou noir ce serait lumineux?

merci de repondre a mes question et .... a la prochaine!
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[invite8c514936]

Bonjour,

Prenons les choses doucement...

quel est la limite de masse pour une super nova pour quel ne s'éfondre pas sur elle même et forme un trou noir?

Une supernova, c'est justement quand une étoile s'effondre ! Sinon la masse limite pour qu'une étoile à neutrons soit stable et ne s'effondre pas est de l'ordre de 2-3 masses solaires, c'est pas très bien connu.

que veux dire le mots "singularité" car tout le monde utilise ce mots et moi je pige rien !!

C'est une notion délicate, en effet ! Pour dire les choses simplement, une singularité c'est quand une quantité devient infinie dans un calcul. Par exemple à une distance r le champ électrique autour d'une charge est proportionnel à 1/r^2. Cette quantité devient infinie lorsque r tend vers zéro. Il apparaît des choses similaires dans le cas des trous noirs.

[invitedc2ff5f1]

Bonjour,

Une supernova, c'est justement quand une étoile s'effondre ! Sinon la masse limite pour qu'une étoile à neutrons soit stable et ne s'effondre pas est de l'ordre de 2-3 masses solaires, c'est pas très bien connu.

Hue, la limite d'Oppenhiemer-Volkov est pas à 3,2 masses solaires?

[invite8c514936]

ça dépend des hypothèses qu'on fait sur la matière nucléaire, dont on ne connaît pas bien les propriétés à haute densité. Si tu lis l'anglais, tu as des refs dans wikipedia anglais :

http://en.wikipedia.org/wiki/Tolman-...-Volkoff_limit

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteb0f26f16]

Par exemple à une distance r le champ électrique autour d'une charge est proportionnel à 1/r^2. Cette quantité devient infinie lorsque r tend vers zéro. Il apparaît des choses similaires dans le cas des trous noirs.

bonsoir,

Néanmoins quelle serait alors la relation avec sa tangante : -2/r^3 ?

Cordialement

[Garion]

_ vu que les photons ne peuvent pas s'échapper de l'atraction d'un trou noir a un certain moment (après avoir dépasser la zone de non-retour) es-ce que cela voudrait dire que a l'intérieur du trou noir ce serait lumineux?

On peut dire ça comme ça,à l'intérieur, la lumière va dans toute les directions, mais toutes les directions mènent à la singularité du trou noir.
Donc avant d'atteindre la singularité, il peut y avoir des rebonds sur d'autres objets, donc on peut considérer cela comme lumineux.

[invite09c180f9]

_ vu que les photons ne peuvent pas s'échapper de l'atraction d'un trou noir a un certain moment (après avoir dépasser la zone de non-retour) es-ce que cela voudrait dire que a l'intérieur du trou noir ce serait lumineux?

Salut, cette notion n'a pas trop de sens. Les conditions dans un TN sont telles que nous ne pouvons décrire la physique au-delà de l'horizon de celui-ci.
Pour pouvoir vérifier cela il faudrait pouvoir effectuer une mesure, or, tout objet serait disloqué par les forces de marées de l'astre. De plus, pour pouvoir constater que ce soit lumineux, il faudrait que des photons intéragissent avec une cellule "collectrice", avec de la matière...
Toutefois, un des intérêts dans l'étude des TN est de pouvoir un jour récupérer de l'information issue du TN (cf MQ et intriquation...)...

[invite31167c93]

merci déjà pour toute c'est reponse c'est vraiment sympa!
et je me demander j'ai lu dans un magazine de science que des jets de matière(des poussière etc...) était expulser de part et d'autre du trou noir comment es-ce possible puisque un TN avale tous se qui se touve a proximité? c'est contraire a tous se qu'on a dit auparavant!

[invite7af3fa3c]

j'ai lu dans un magazine de science que des jets de matière(des poussière etc...) était expulser de part et d'autre du trou noir comment es-ce possible puisque un TN avale tous se qui se touve a proximité? c'est contraire a tous se qu'on a dit auparavant!

La gravitation a elle aussi ses effets répulsifs. On se sert bien des champs gravitationnels de Jupiter et Neptune pour accélérer les sondes qui vont plus loin ! (OK, je simplifie à l'extrême...) Mais, il n'y a pas que la gravitation : le champ magnétique est répulsif en fonction des charges électriques respectives des divers corps en présence (là aussi je simplifie à l'extrême).

Cela explique pourquoi une infime partie de la matière attirée par les TN est rejetée dans l'espace.

[invite31167c93]

merci a toi ik4itb !!

a oui au fait comment es-ce posible que l'univers soit toujours en expension alors que tout s'attire dans l'univers!?

[invite8c514936]

La gravitation a elle aussi ses effets répulsifs. On se sert bien des champs gravitationnels de Jupiter et Neptune pour accélérer les sondes qui vont plus loin ! (OK, je simplifie à l'extrême...)

Oui, u peu trop même dans ce cas... C'est bien le caractère attractif de la force gravitationnelle qu'on utilise dans ces « frondes gravitationnelles » !

a oui au fait comment es-ce posible que l'univers soit toujours en expension alors que tout s'attire dans l'univers!?

Deux raisons :

1/ le fait que tout s'attire indique que l'expansion est ralentie, pas nécessairement qu'elle s'arrête (si tu lances un caillou vraiment trèèèèès fort vers le haut, il va pouvoir s'échapper de l'attraction terrestre et s'éloigner à tout jamais, même en étant tout le temps attiré par la Terre).

2/ Il semble que l'univers contienne un truc répulsif, qu'on appelle « énergie noire » faute de mieux...

[invite31167c93]

hihi
faut quand même avoir de la force pour que la pierre s'arrache de l'atraction terrestre
bon pour l'instant pas de question a si aussi comment des gens peuvent penser que un trou noir et un portail vers une autre dimension? je veux dire ya bien des choses qui se sont passer pour qu'il pensent sa!

[BioBen]

faut quand même avoir de la force pour que la pierre s'arrache de l'atraction terrestre

Remplace ton bras par une fusee, et voila

comment des gens peuvent penser que un trou noir et un portail vers une autre dimension? je veux dire ya bien des choses qui se sont passer pour qu'il pensent sa!

En restant tres simple : les equations que l'on a decrivent tres bien l'univers qui nous entoure ; mais des qu'on s'interesse a un trou noir, on se rend compte qu'au centre de ce trou noir les equations n'ont plus aucun sens (des inifinis apparaissent, voir plus bas). Entre autre, la courbure de l'espace-temps serait infinie, ce que certains ont interprete comme une dechirure de l'espace-temps d'ou les termes de science-fiction du style 'portail', passage vers d'autres univers,...

Pour des dimensions supplementaires, c'est autrement plus complique... une explication hyper hyper basique est la suivante : si tu consideres que l'entite la plus petite qui soit est une particule, ca veut dire qu'elle a une taille nulle (c'est un point en mathematique) c'est a dire taille=0. Dans un trou noir on imagine que la masse est totalement reduite en un point au centre (la singularite) ; la densite est proportionnelle a l'inverse de la taille et donce denstite=1/taille= big probleme (on ne peut pas diviser par zero). Donc la tu vois que si on travaille avec des particules on a un gros gros probleme avec le centre des trous noirs.
Si par contre on remplace les particules par des "cordes", alors leur taille n'est pas nulle donc on evite enormement de problemes avec ces infinis/indefinis (on ne divise plus par zero ni rien). Mais en contrepartie, pour que ces "cordes" ait un comportement qui soit en accord avec ce que l'on constate, il faut rajouter d'autres dimensions.....une veritable prise de tete en fait

[Bruno]

faut quand même avoir de la force pour que la pierre s'arrache de l'atraction terrestre

Ça dépend. Pour réussir à éjecter un objet de l'attraction terrestre, il faut lui donner une certaine vitesse au sol. Je n'ai plus le chiffre en tête. Mais comme E = mgh, avec une masse suffisamment petite, tu peux y arriver avec ton bras. Bon, on se doute bien que cette masse est ridiculement petite et que c'est impossible de mettre un caillou sur orbite soi-même

EDIT : la vitesse de libération dont je parlais est de 40 269 km/h, après vérification sur Wikipedia..

[invite31167c93]

a ouai!
une vrai prise de tête ces trou noir mais coment peut on faire ces calcul pour la densité etc alors qu'on a jamais approcher des trou noirs
sa doit être des hypothèsses (de toute fason dans l'astrophysique l'hypothèse est omnisprésente)!

[Deedee81]

Bonjour,

une vrai prise de tête ces trou noir mais coment peut on faire ces calcul pour la densité etc alors qu'on a jamais approcher des trou noirs
sa doit être des hypothèsses (de toute fason dans l'astrophysique l'hypothèse est omnisprésente)!

Ta question est très pertinente puisque toute théorie doit être basée sur/validée par des données expérimentales. Sinon ce n'est pas une théorie mais un roman

La théorie en question est la relativité générale. Elle permet de calculer ces densités. Même avec des inconnues dans l'équation d'état de la matière, elle conduit à une densité centrale infinie. C'est même un théorème (dû à Penrose et Hawking).

Et la relativité générale est basée sur des hypothèses/axiomes ayant une base expérimentale (par exemple, le principe d'équivalence). Et ses résultats ont été vérifié avec une grande précision (le travail n'est évidemment pas fini, il ne l'est jamais, par exemple il reste encore à détecter directement les ondes gravitationnelles).

Quand aux données expérimentales sur une telle situation elles peuvent être obtenue dans une autre circonstance : les débuts de l'univers. Là, des données existent et existeront.

Toutefois :
- Toute théorie n'est qu'une modélisation de la réalité, d'une partie de celle-ci. Toute théorie a un domaine de validité. Par exemple, les théories mécaniques et gravitationnelles de Newton sont parfaitement correcte.... dans un certain domaines ! (faibles vitesses, faible gravité, à l'échelle humaine ou du système solaire ou un peu plus, ...)
- Une densité infinie parait absurde et ça l'est, ou du moins il est difficile de donner un sens à ça.

Donc, tout près de la singularité, la relativité générale n'est plus valable. Les effets quantiques ne peuvent plus être ignorés (ne fut-ce que dans une petite région de l'ordre des dimensions des atomes, par exemple). Il faut une théorie plus "perfectionnée", comme une "gravité quantique".... dont on ne dispose pas... justement en partie par manque de données expérimentales (et la boucle est bouclée).

J'espère que ça répond à ta question.

[invite31167c93]

oaui c'est assez clair
mais la théorie de newton ne marche pratiquement que a des petite échelle comme tu la dit système solaire etc... et après quand c'est plus grand intervient les théorie de einstin avec la théorie général mais qu'es-ce que c'est présisément cette théorie général?
Je sais que Einstin imaginer l'espace-temps comme une surface 2D
Plus un astre est lourd plus il déforme cette espace-temps, il créé comme un sorte de trou dans l'espace-temps et tout se qui passe dans ce trou ont leur trajectoire dévier par ce trou qui représente je crois l'intensité de la force gravitationelle de cet astre
Es-ce cela la théorie général?

[Deedee81]

Salut,

mais la théorie de newton ne marche pratiquement que a des petite échelle comme tu la dit système solaire etc... et après quand c'est plus grand intervient les théorie de einstin avec la théorie général mais qu'es-ce que c'est présisément cette théorie général?

En très court : c'est la généralisation de la relativité restreinte à tous les repères (la relativité restreinte étant la théorie traitant de l'invariance de la vitesse de la lumière dans le vide pour les repères galiléens) + prise en compte de la gravité (à travers le principe d'équivalence).

Va voir :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Relativ...%A9n%C3%A9rale

Je sais que Einstin imaginer l'espace-temps comme une surface 2D

Non, comme une variété courbe à 4 dimensions, pas 2.

Les images avec une surface 2D c'est dans la mauvaise vulgarisation qu'on trouve ça (mauvaise car ils n'y précisent pas que ce n'est qu'une image, une approximation, et en quoi).

Plus un astre est lourd plus il déforme cette espace-temps, il créé comme un sorte de trou dans l'espace-temps et tout se qui passe dans ce trou ont leur trajectoire dévier par ce trou qui représente je crois l'intensité de la force gravitationelle de cet astre

En gros, oui, c'est une image, rappelons-le. Tu vas peut-être être étonné, mais la géométrie de l'espace-temps autour de la Terre est la même (en faisant abstraction du Soleil et des autres corps qui viennent jouer les troubles fêtes ) que celle autour d'un trou noir. On l'appelle "géométrie de Schwartzchild" (ou plutôt "Kerr", pour un corps en rotation).

Mais, heureusement pour nous, le "trou" n'est pas là, la Terre n'est pas assez dense. Il faudrait qu'elle se ratatine jusqu'à quelques mètres de diamètre. Mais cela ne change(rait) rien à la structure de l'espace-temps autour.

Es-ce cela la théorie général?

Une application de la relativité générale. Elle ne se limite évidemment pas à décrire les TN. Elle s'applique partout où la gravitation intervient, cosmologie, étoiles à neutrons, ondes gravitationnelles, etc. Elle a même des applications pratiques : des corrections pour les horloges des satellites GPS (dont les horloges vont un peu plus vite que sur Terre à cause de la dilatation du temps gravitationnelle).

[invite0ae7484a]

http://www.dailymotion.com/relevance...-partie23_tech

[inviteefca5e50]

Pour pouvoir vérifier cela il faudrait pouvoir effectuer une mesure, or, tout objet serait disloqué par les forces de marées de l'astre. De plus, pour pouvoir constater que ce soit lumineux, il faudrait que des photons intéragissent avec une cellule "collectrice", avec de la matière...
Toutefois, un des intérêts dans l'étude des TN est de pouvoir un jour récupérer de l'information issue du TN (cf MQ et intriquation...)...

Je vais peut-être dire une bêtise, mais il me semble que si le trou noir est assez massif, les forces de marée ne sont pas capables de disloquer un objet, du moins juste après qu'il ait passé l'horizon des évènements.

[Alzen McCAW]

bonjour, merci pour ce lien

http://www.dailymotion.com/relevance...-partie23_tech

Euh est-ce que vous avez le son ?

[erik]

Euh est-ce que vous avez le son ?

oui oui il aprle j'ai le son (ça y ait j'ai 10 charactère ?)

[Deedee81]

Bonjour,

Je vais peut-être dire une bêtise, mais il me semble que si le trou noir est assez massif, les forces de marée ne sont pas capables de disloquer un objet, du moins juste après qu'il ait passé l'horizon des évènements.

Non, c'est exact. Ceci dit, ça ne change pas beaucoup la donne : pour ramener les résultats des mesures à la maison, ça va être coton

[invite653c579e]

Mais, heureusement pour nous, le "trou" n'est pas là, la Terre n'est pas assez dense. Il faudrait qu'elle se ratatine jusqu'à quelques mètres de diamètre. Mais cela ne change(rait) rien à la structure de l'espace-temps autour.

J'ai une petite question comme ca: En quoi mettre la masse de la terre dans un plus petit rayon ferais de lui un trou noir? Si sa masse reste la même les photons ne se retrouvera pas devié et la lune tournera toujour sur son orbite.

[invite9c9b9968]

Hello,

Chaque corps connaît une grandeur caractéristique appelée "rayon de Schwarzschild" et que je note R, tel que si ce corps a un rayon inférieur à R alors la zone de l'espace comprise entre le centre du corps et ce rayon est appelée "trou noir" justement (par définition )

Du coup, si tu comprimes la Terre en deça de son rayon de Schwarzschild et que tu émets, de sa surface, un rayon lumineux vers l'extérieur, il te retombera bien sur la tronche (enfin plus précisément vers le centre de la Terre) : tu es bien dans un trou noir..

[invite653c579e]

Merci pour ta reponse, jai taper rayon de Schwarzschild dans wikipedia puis il dise que pour que la terre devienne un troue noir il faudrait que son rayon fait 9 millimetre.
Donc, si la terre serais un troue noir de 9 mm de diametre, la lune continuerai sur son orbite et le 9mm sera l'horizon des évenement du TN?

[invitedc2ff5f1]

Heu... je doute pour le "la lune continuerait sur son orbite". Si on remplaçait la Terre par un trou noir de masse équivalente, oui, alors à priori il n'y aurait pas de raison que le lune change de trajectoire... mais le passage Terre-trou noir ne se ferait pas dans une totale tranquilité gravitationnelle...

[Calvert]

Donc, si la terre serais un troue noir de 9 mm de diametre, la lune continuerai sur son orbite et le 9mm sera l'horizon des évenement du TN?

Exactement. Tout ce qui est au-delà du rayon actuel de la Terre ne verrait AUCUNE différence avec la situation actuelle. En s'approchant de l'horizon, la situation s'écarte de plus en plus de la situation actuelle (en supposant que l'on puisse s'enfoncer vers le centre de la Terre pour voir ce qui s'y passe); ceci est dû au fait que dans la cas présent, on laisse une partie de la masse derrière soi, ce qui n'est pas le cas dans le cas du trou noir.

Heu... je doute pour le "la lune continuerait sur son orbite". Si remplaçait la Terre par un trou noir de masse équivalente, oui, alors à priori il n'y aurait pas de raison que le lune change de trajectoire... mais le passage Terre-trou noir ne se ferait pas dans une totale tranquilité gravitationnelle...

Oui, mais il n'y a aucune raison que la Terre devienne un trou noir. Mettons-nous donc dans le cas "idéal" où la Terre est subitement remplacée par un trou noir de même masse et de même moment cinétique, sans s'inquiéter du changement à proprement parler.

[invitea29d1598]

Oui, mais il n'y a aucune raison que la Terre devienne un trou noir. Mettons-nous donc dans le cas "idéal" où la Terre est subitement remplacée par un trou noir de même masse et de même moment cinétique, sans s'inquiéter du changement à proprement parler.

si tu prends en compte la rotation, la situation devient intéressante et on commence à voir des différences : en raison du théorème de calvitie, le développement multipolaire du champ gravitationnel d'un trou noir de Kerr a tous ses termes qui sont directement reliés à son moment cinétique et à sa masse. Le champ gravitationnel terrestre en revanche, doit être décrit en toute généralité par un développement multipolaire dont tous les termes sont indépendants... en clair : ce que tu dis est rigoureusement vrai uniquement si on néglige la rotation... une façon de comprendre physiquement la différence est de dire que si on compressait la Terre pour en faire un trou noir de Kerr de mêmes masse et moment cinétique, toutes les différences entre le champ gravitationnel actuel et celui du trou noir seraient évacuées sous forme d'ondes gravitationnelles.

[Calvert]

si tu prends en compte la rotation, la situation devient intéressante et on commence à voir des différences

Certes, mais je ne voulais pas embrouiller mon explication .