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masse d'un trou noir



  1. #1
    olivier_elec

    masse d'un trou noir


    ------

    bonjour,

    je viens de lire sur un article du site qu'un trou noir possède une masse...

    j'ai du mal à le concevoir, car je pensais qu'un trou noir détruisait seulement la matière sans pour autant posséder une masse.

    Quelqu'un peut-il m'éclairer?

    merci

    -----
    in vino veritas

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  3. #2
    Seirios

    Re : masse d'un trou noir

    Bonjour,

    j'ai du mal à le concevoir, car je pensais qu'un trou noir détruisait seulement la matière sans pour autant posséder une masse.
    Un trou noir est 'simplement' une étoile en fin de vie, ayant subi un effondrement gravitationnelle. Donc la masse de l'étoile, ou plutôt de son noyau, de manière plus rigoureuse, correspond à la masse de trou noir.
    On peut également le voir comme un objet massif dont le rayon est inférieur à son rayon de Schwarzschild.
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  4. #3
    Weensie

    Re : masse d'un trou noir

    Le trou-noir est , par définition une déformation métrique de l'espace-temps causée par une masse gigantesque locale ( effondrement d'une étoile sur elle même).
    La masse devient si importante que tous les objets alentours sont attirés par ce trou noir . Le trou noir gagne ainsi de la masse .
    L'effet de destruction dont tu parles est dû à celui d'accélération autour du centre du trou noir .
    La force gravitationnelle est si importante ( masse gigantesque distance minime) que les objets la subissant (entrant dans le trou noir) sont "déchiquetés" par cette-dernière.
    Pour répondre à ta question , le trou-noir est considéré comme la chose la plus massive de l'univers .
    .

  5. #4
    danyvio

    Re : masse d'un trou noir

    C'est justement l'énorme masse mise en jeu, sous un faible volume (densité ENORME), qui fait que les rayons lumineux sont littéralement satellisés par l'ex-étoile, et qu'on en voit donc qu'un ... trou noir.
    On trouve des chercheurs qui cherchent ; on cherche des chercheurs qui trouvent !

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    olivier_elec

    Re : masse d'un trou noir

    Citation Envoyé par Weensie Voir le message
    Le trou-noir est , par définition une déformation métrique de l'espace-temps causée par une masse gigantesque locale ( effondrement d'une étoile sur elle même).
    ok merci les gars, encore un petit détail :

    pouvez-vous m'expliquer le phénomène quand l'étoile "s'éffondre sur elle même" ?

    l'éffondrement gravitationnel est bien un phénomène physique qui s'explique non?
    in vino veritas

  8. #6
    Weensie

    Re : masse d'un trou noir

    En effet , tu es au courant que les étoiles , pour briller utlisent une certaine quantité de combustible .
    En l'occurrence l'Hydrogène , qui a tendance à maintenir l'étoile dilatée ( car c'est un gaz à cette température) .
    Lorsqu'il est entierement consommé , la masse de l'étoile va créer cet effet d'écrasement de l'étoile sur elle-même , qui dans un premier temps va engendrer une telle pression qu'elle triplera de volume ( le mécanisme est assez complexe mais ne t'en inquiete il respecte la conservation de l'énergie) puis enfin s'effondera violemment sur elle même .
    L'étoile va donc se comprimer son centre , la densité deviendra telle que le champ gravitationnel autour augmente . Puis augmente encore , jusqu'a la formation d'un trou noir .
    .

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  10. #7
    Seirios

    Re : masse d'un trou noir

    pouvez-vous m'expliquer le phénomène quand l'étoile "s'éffondre sur elle même" ?
    On trouve dans une étoile deux forces : la force gravitationnelle, qui tend l'étoile à se contracter, et une force qui tend l'étoile à gonfler, cette dernière dépendant du stade de l'étoile (pression radiative, principe d'exclusion de Pauli, etc.).
    Lorsque l'étoile est très massive, il arrive un moment où la force gravitationnelle ne peut plus être contrecarrer par la force qui tendait l'étoile à se dilater. L'étoile se contracte alors énormément, jusqu'au stade du trou noir. On dit qu'elle s'effondre gravitationnellement.

    Pour répondre à ta question , le trou-noir est considéré comme la chose la plus massive de l'univers
    La plus dense de l'univers plutôt.
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  11. #8
    Deedee81
    Modérateur

    Re : masse d'un trou noir

    Citation Envoyé par olivier_elec Voir le message
    ok merci les gars, encore un petit détail :

    pouvez-vous m'expliquer le phénomène quand l'étoile "s'éffondre sur elle même" ?

    l'éffondrement gravitationnel est bien un phénomène physique qui s'explique non?
    Salut,

    Oui, oui. Par la théorie de la relativité générale qui est la théorie de la gravitation.

    L'effondrement gravitationnel c'est tout bête : c'est juste l'effondrement sous son propre poids.

    En fait, l'effondrement est la situation "naturelle", si cela ne se produit pas la plupart du temps c'est parcequ'il y a des forces qui l'empêche.

    Exemple : ce qui t'empêche de t'enfoncer dans le sol, c'est la cohésion de la matière. Essentiellement due aux forces électromagnétiques entre atomes (sans entrer dans les détails compliqués ).

    Autre exemple, une étoile est brulante, ses atomes sont en mouvement rapide et se heurtent violemment. Ces chocs tendent à faire gonfler l'étoile (ce n'est rien d'autre que la pression du gaz) et donc à empêcher l'effondrement.

    Cet effondrement se produit aussi dans les grands nuages de gaz dans les galaxies, ce qui forme les étoiles. L'effondrement s'arrête dès que les étoiles s'allument. Et au départ, ces nuages sont très dilués et leur faible température suffit à les maintenir en équilibre. Ce n'est que suite à une perturbation (choc entre nuages, étoile qui explose,...) que le nuage va commencer à s'effondrer.

    L'effondrement sans finse produit donc quand deux conditions sont réunies :
    - Quand l'étoile n'a plus assez de carburant et qu'elle se refroidit (c'est-à-dire quand elle a transformé par fusion thermonucléaire tout son hydrogène en atomes plus lourds)
    - Quand la masse est tellement grande (le poids énorme) que les forces de cohésion (comme celles qui nous empêchent de nous enfoncer dans le sol) sont insuffisantes

    Le trou noir se forme dès que la densité de matière comprimée est telle que même la lumière ne sait plus échapper à son attraction gravitationnelle.

    Je simplifie car les grosses étoiles passent par une phase explosive qui complique un peu l'histoire. Et entre l'état trou noir et l'état "planète" il y a des situations stables intermédiaires (naine blanche, étoile à neutron).
    Keep it simple stupid

  12. #9
    Weensie

    Re : masse d'un trou noir

    Citation Envoyé par Phys2 Voir le message
    On trouve dans une étoile deux forces : la force gravitationnelle, qui tend l'étoile à se contracter, et une force qui tend l'étoile à gonfler, cette dernière dépendant du stade de l'étoile (pression radiative, principe d'exclusion de Pauli, etc.)
    Peux-tu développer sur le PEP ?



    Citation Envoyé par Phys2 Voir le message
    La plus dense de l'univers plutôt.
    En effet .
    .

  13. #10
    Deedee81
    Modérateur

    Re : masse d'un trou noir

    Hej,

    Citation Envoyé par Weensie Voir le message
    Peux-tu développer sur le PEP ?
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Naine_blanche
    Dans la partie "pression de dégénérescence"
    Keep it simple stupid

  14. #11
    olivier_elec

    Re : masse d'un trou noir

    génial, merci pour tout ces détails.
    in vino veritas

  15. #12
    Quintilio

    Re : masse d'un trou noir

    Citation Envoyé par Phys2 Voir le message
    La plus dense de l'univers plutôt.
    Bonjour,

    Juste une petite precision... C'est le cas pour les TN stellaires, mais pour les TN galactiques (d'une masse de quelques millions de masses solaires), la densite moyenne est equivalente a celle de l'air; et on peut passer leur horizon sans etre déchiquete par les forces de maree.
    Par rapport a la premiere question, je propose de la reformuler ainsi: Si rien ne peut sortir d'un trou noir, alors meme les ondes gravitationnelles ne devraient pas pouvoir en sortir. Comment ce fait-t-il alors qu'on ressente le champs de gravitation d'un TN?

    La meilleure reponse selon moi (mon opinion vaut ce quelle vaut ) que j'ai trouve sur FS:
     Cliquez pour afficher
    "Toute nouvelle vérité naît malgré l'évidence." Gaston Bachelard

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  17. #13
    gatsu

    Re : masse d'un trou noir

    Citation Envoyé par Weensie Voir le message
    Peux-tu développer sur le PEP ?
    Le pep permet la stabilité des naines blanches et des étoiles à neutrons. Le fait que des fermions ne puissent être dans le même état quantique empèche les fermions d'être trop proches les uns des autres grace à l'interaction d'échange.

  18. #14
    magical

    Re : masse d'un trou noir

    Comment ce fait-t-il alors qu'on ressente le champs de gravitation d'un TN?

    La meilleure reponse selon moi (mon opinion vaut ce quelle vaut ) que j'ai trouve sur FS:

    Cliquez pour cacher
    Ce que l'on ressent c'est en fait le "champ de gravitation fossile" de l'etoile avant son effondrement.
    __________________
    j'ai pas trop compris ,c'est pas par rapport au temp de disparition du champ?
    peu tu détailler s'il te plait? parce que il devrait deja etre partie le champ de gravitation fossile?

  19. #15
    Deedee81
    Modérateur

    Re : masse d'un trou noir

    Hej,

    Citation Envoyé par Quintilio Voir le message
    Juste une petite precision... C'est le cas pour les TN stellaires, mais pour les TN galactiques (d'une masse de quelques millions de masses solaires), la densite moyenne est equivalente a celle de l'air; et on peut passer leur horizon sans etre déchiquete par les forces de maree.
    C'est vrai. Mais ça reste vrai pour le centre (où ça file vers l'infini... ou presque ).

    Citation Envoyé par Quintilio Voir le message
    Par rapport a la premiere question, je propose de la reformuler ainsi: Si rien ne peut sortir d'un trou noir, alors meme les ondes gravitationnelles ne devraient pas pouvoir en sortir. Comment ce fait-t-il alors qu'on ressente le champs de gravitation d'un TN?
    Parceque la gravité n'est pas due aux ondes gravitationnelles

    (les ondes gravitationnelles sont à la gravité ce que les rayons lumineux sont au champ électrostatique, pas besoin de rayon lumineux pour avoir un champ électrique et une force électrostatique).

    Citation Envoyé par Quintilio Voir le message
    La meilleure reponse selon moi (mon opinion vaut ce quelle vaut) que j'ai trouve sur FS:
    Ce que l'on ressent c'est en fait le "champ de gravitation fossile" de l'etoile avant son effondrement.
    J'enlève le spoiler car c'est tout à fait bon.

    N'oublions pas que pour un observateur extérieur, tout ce qui s'approche du TN "ralentit" (dilatation du temps, redshift extrême et même infini au niveau de l'horizon des événements). C'est assez intuitif (dans le sens pas très rigoureux) mais tu peux voir ça aussi pour le champ gravitationnel : il "gèle". Plus exactement, il ne varie plus dès que l'horizon des événements apparait.
    Keep it simple stupid

  20. #16
    Bigben 007

    Re : masse d'un trou noir

    Bonjour!

    Petite question que je place ici (il y a l'air d'avoir des connaisseurs):

    L'horizon est une limite à partir de laquelle rien, pas même la lumière, ne peut en sortir d'où le nom trou noir. La masse du trou noir déforme l'espace-temps et attire cette lumière, donc la formule de Newton (apprise en seconde) sur la gravitation est fausse:
    Fa/b = (G*ma*mb)/d2 car un photon de masse nul est attiré lui aussi. Pourtant il me semble que cette formule est encore très utilisée...

    Quelle est la formule juste? De la RG je supose?

  21. #17
    Weensie

    Re : masse d'un trou noir

    Ce n'est pas l'horizon mais le point de non-retour . cependant hawking a , il me semble , proué l'évaporation thermique des trous noirs et l'expulsion d'antiparticules hors du trou-noir , mais il me semble qu'i y avait une histoire de renversement du temps , peut etre une question de localité.

    En ce qui concerne la masse du photon nulle , on n'en sait rien .

    Cf les formulations de la RG
    .

  22. #18
    olivier_elec

    Re : masse d'un trou noir

    quelle est la différence entre le point de non-retour et l'horizon ?
    in vino veritas

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  24. #19
    Seirios

    Re : masse d'un trou noir

    Juste une petite precision... C'est le cas pour les TN stellaires, mais pour les TN galactiques (d'une masse de quelques millions de masses solaires), la densite moyenne est equivalente a celle de l'air; et on peut passer leur horizon sans etre déchiquete par les forces de maree.
    Qu'entend-on par densité moyenne ? Parce que quelque soit la nature du trou noir, la relativité générale prévoit une densité infinie, non ?
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  25. #20
    Deedee81
    Modérateur

    Re : masse d'un trou noir

    Citation Envoyé par olivier_elec Voir le message
    quelle est la différence entre le point de non-retour et l'horizon ?
    C'est la même chose.

    Weensie, quelle distinction fais-tu entre les deux ????

    Citation Envoyé par Phys2 Voir le message
    Qu'entend-on par densité moyenne ? Parce que quelque soit la nature du trou noir, la relativité générale prévoit une densité infinie, non ?
    .... au centre.

    Il veut parler de la masse / volume du TN (le volume apparent sous l'horizon)

    Pour BigBen, oui, vu la situation assez extrêment vaut mieux se fier à la RG qu'à Newton.

    D'ailleurs, même avec une vitesse d'évasion > c, en physique newtonienne, on peut s'échapper. Suffit de pousser fort et longtemps Les fusées qui s'arrachent à l'attraction terreste ne volent pas à la vitesse d'évasion, ça c'est bon pour un caillou que tu lances et que tu laisses continuer tout seul comme un pauvre malheureux. Alors que pour un TN, tintin, c'est vraiment à sens unique.
    Keep it simple stupid

  26. #21
    Bigben 007

    Re : masse d'un trou noir

    Oulalalala! Caramba! Moi qui croyait que la masse nulle du photon était établie, quel choc! Mais pourtant si cette particule possède une masse et quelle se déplace à c, eh bien... d'abord sa masse doit être infini et en plus il lui faut une énergie infinie pour avoir sa vitesse. Bizarre.



    Je vais suivre ton conseil et me renseigner plus sur la RG. Merci.

    Qu'entend-on par densité moyenne ? Parce que quelque soit la nature du trou noir, la relativité générale prévoit une densité infinie, non ?
    Sur ce point je te suis mais qu'en pense les experts? En tous cas c'est une singularité d'où mathématiquement, pour simplifier, truc bizarre et infini partout.

  27. #22
    Seirios

    Re : masse d'un trou noir

    Il veut parler de la masse / volume du TN (le volume apparent sous l'horizon)
    D'accord, merci

    Oulalalala! Caramba! Moi qui croyait que la masse nulle du photon était établie, quel choc! Mais pourtant si cette particule possède une masse et quelle se déplace à c, eh bien... d'abord sa masse doit être infini et en plus il lui faut une énergie infinie pour avoir sa vitesse. Bizarre.
    La masse du photon est bien nulle, qu'est-ce qui te fait penser le contraire ?

    Sur ce point je te suis mais qu'en pense les experts? En tous cas c'est une singularité d'où mathématiquement, pour simplifier, truc bizarre et infini partout
    Selon la théorie de la relativité générale, la singularité possède une dimension nulle (il s'agit d'un point), d'où une densité infinie.
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  28. #23
    mach3
    Modérateur

    Re : masse d'un trou noir

    L'horizon est une limite à partir de laquelle rien, pas même la lumière, ne peut en sortir d'où le nom trou noir. La masse du trou noir déforme l'espace-temps et attire cette lumière, donc la formule de Newton (apprise en seconde) sur la gravitation est fausse:
    Fa/b = (G*ma*mb)/d2 car un photon de masse nul est attiré lui aussi. Pourtant il me semble que cette formule est encore très utilisée...
    si on reste d'un point de vue strictement classique on voit déjà que des particules de masse nulles peuvent être déviée. En effet, l'accélération que subit un objet de masse m dans un champ de gravitation ne dépend pas de cette masse m !
    F=Gmm'/r² d'accord, mais F=ma, d'ou a indépendant de m. Si on fait tendre la masse vers 0 on voit que ça ne change rien, donc ce n'est pas si étonnant qu'un photon de masse nulle soit devié.
    D'ailleurs on peut même calculer l'angle de déviation classiquement et on obtient la même chose qu'en RG à un facteur 2 près si je me souviens bien.

    Si on se place du point de vue relativité général alors F=Gmm'/r² n'est qu'une approximation en champ faible de ce qui se passe. La RG explique que le photon suit le chemin le plus court, ce qu'on appelle une géodésique. Dans un espace euclidien plat, une géodésique est une droite, mais quand l'espace est courbé et bien c'est une courbe.

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  29. #24
    Bigben 007

    Re : masse d'un trou noir

    La masse du photon est bien nulle, qu'est-ce qui te fait penser le contraire ?
    Oh je ne sais pas, Weensie par exemple, je le cite:

    En ce qui concerne la masse du photon nulle , on n'en sait rien.
    Il m'a fait sérieusement douté... Weensie tu dois certainement confondre avec autre chose.


    F=ma, d'ou a indépendant de m.
    Quelle est cette formule?
    Je suppose que a est l'accélération dont tu parles. Mais tu dis que si je fais tendre m vers 0 ça ne change rien, pourtant cela diminue F et pour m=0 on a bien F=0.

    Pourrais tu m'expliquer? Car en appliquant la loi de Newton on a:

    A et B deux corps distant de d, ma=0 est la masse de A (le photon) et mb=TRES LOURD la masse de B (le trou noir) on a donc:

    Fa/b= Fb/a= (G*ma*mb)/d2

    Application numérique: Fa/b = 0 d'où mon problème.

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  31. #25
    mach3
    Modérateur

    Re : masse d'un trou noir

    Quelle est cette formule?
    c'est le principe fondamental de la dynamique (PFD). L'acceleration a d'un système est proportionnelle à la somme des forces s'appliquant à ce système. Le coefficient de proportionnalité étant la masse inertielle.

    La masse inertielle et la masse pesante (celle de Gmm'/r²) étant équivalentes (on a en tout cas pas encore réussi à montrer une différence de valeur entre ces deux masses d'un même système), on a :

    F= Gmm'/r² = ma et donc en divisant par m, a = Gm'/r². Attention cependant, on a pas le droit de diviser par m si il vaut 0, mais on peut tout de même constater que si m tend vers 0 a ne change pas d'un poil. Que la lumière soit courbée par la gravité n'est donc pas tellement choquant si on reste dans le cadre classique (mais le résultat du calcul est inexact).

    En gros, la force exercée sur le photon est nulle, mais comme le photon n'a aucune inertie (m=0), on se retrouve avec un PFD de la forme 0 = 0 x a et donc l'acceleration n'a pas a priori de raison d'être nulle.

    Quant à la masse du photon, théoriquement elle est nulle (les modèles actuels imposent et/ou necessitent cette condition) et ça marche très bien (accord théorie/observation-expérience). Expérimentalement on a pu vérifier que si elle n'est pas nulle, elle est vraiment très très très très très faible (genre 10-50g par là) : en gros on a pas été capable de mettre en évidence une masse et on a donc une borne supérieure imposée par la méthode de mesure (mesurer une masse nulle n'est pas possible expérimentalement, il y a toujours une incertitude qui fait qu'on ne peut être sûr).

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  32. #26
    Weensie

    Re : masse d'un trou noir

    Je suis formel : en théorie il n'en a pas , mais expérimentalement ont ne sait pas si elle est vraiment nulle .
    Et si tu veux savoir je ne confonds pas avec le neutrino !
    La formule de la gravitation universelle de Newton ne marche pas en relativité à cause de la contraction de l'espace et du du temps.
    Et , quelle que soit la masse , nulle ou non d'une particule , elle sera toujours déviée à cause des phénomènes métriques de contraction spatio-temporelle
    .

  33. #27
    Weensie

    Re : masse d'un trou noir

    Dans le cas classique : F=ma , on a a=F/m , plus la masse est petite , plus l'accélération est grande ^^
    .

  34. #28
    Weensie

    Re : masse d'un trou noir

    L'horizon et le point de non-retour c'est semblable mais j'ai entendu que c'était pas pareil ( source sérieuse ) mais je suis incapable de dire ce qui distingue .

    En ce qui concerne la relativité générale elle prévoit une densité infinie au centre du trou noir ( encore faut il qu'il y ait un centre défini)
    .

  35. #29
    Seirios

    Re : masse d'un trou noir

    Je suis formel : en théorie il n'en a pas , mais expérimentalement ont ne sait pas si elle est vraiment nulle .
    Je ne suis pas tout à fait d'accord. La théorie de la relativité restreinte introduit plus c comme une vitesse limite de causalité, mais la théorie de l'électromagnétisme implique la masse nulle du photon, donc sa vérification expérimentale justifie cette hypothèse.

    L'horizon et le point de non-retour c'est semblable mais j'ai entendu que c'était pas pareil ( source sérieuse ) mais je suis incapable de dire ce qui distingue .
    Peut-être simplement parce qu'il s'agit dans tous les cas de notions différentes, bien que dans le cas d'un trou noir, nous trouvions une correspondance ?
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  36. #30
    Weensie

    Re : masse d'un trou noir

    C'est encore que théorique .
    .

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