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Lumière et trou noir



  1. #31
    Xoxopixo

    Re : Lumière et trou noir


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    Pour se donner une idée de ce que l'on sait de ce qui se passe autour des trous noirs
    d'apres les observations X-ray de Chandra.

    Il est dit que les phenomenes observés sont tres similaires aux phenomenes observés à notre échelle sur Terre.
    Ce dont on se doutait un peu, la Relativité Générale qui pose pour une de ses bases, l'invariance locale, fonctionne.

    A voir absolument, mais attention, ca donne un peu le vertige.
    http://www.nasa.gov/multimedia/video...ia_id=87455741

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  2. #32
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Lumière et trou noir

    Salut,

    Citation Envoyé par Zefram Cochrane Voir le message
    je viens de me rendre compte d'une erreur, il fallait lire vitesse supérieure et non pas vitesse supérieure à C.
    Ah oui, effectivement, comme ça, ça va.

    Citation Envoyé par Zefram Cochrane Voir le message
    par contre, pourrais-tu me donner quelques détails concernant la déformation de l'espace-temps dans un TN?
    Le mieux est encore de regarder la description de la géométrie d'un trou noir (et de comparer à la géométrie euclidienne) :

    http://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9..._Schwarzschild
    http://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9..._Schwarzschild
    http://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9...uskal-Szekeres

    Il y avait eut un article il y a déjà quelques années, je crois que c'était dans PLS, de l'exemple d'un tube encerclant un trou noir. Si ce tube est au niveau de la dernière orbite des photons, chose étonnante, un observateur enfermé dans le tube ne saurait pas voir qu'il fait le tour du trou noir, quelles que soient les expériences qu'il ferait : pour lui le tunel serait parfaitement rectiligne !!!! (et en regardant au loin il verrait son propre dos)

    Citation Envoyé par Zefram Cochrane Voir le message
    je n'ai pas compris non plus pourquoi tu n'aime pas l'idée d'une singularité fuyant l'horizon à C ? cela pourrait être une bonne explication pour décrire le fait qu'à l'intérieur d'un TN tout converge vers la singularité.
    C'est juste une question de goût Faut pas chercher plus loin.

    Oui, et bien sûr, le fait que la notion de vitesse est sacrément ambigue en RG.

    Je ne vais même pas insister sur le fait que la métrique d'un trou noir est statique (et donc qu'il n'y aurait pas de sens à parler de la fuite de la singularité) car il est possible d'en donner une description dynamique (c'est lié au fait que la coordonnée radiale r de Schwartzchild est en réalité une coordonnée temporelle !). Mais le fait est que je n'aime pas non plus cette description (ça doit bien être le seul et unique passage du livre Gravitation que je n'aime pas ).

    Donc, je ne peux pas le justifier, c'est juste une question de goût et de couleur.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  3. #33
    Xoxopixo

    Re : Lumière et trou noir

    Citation Envoyé par Deedee81
    Il y avait eut un article il y a déjà quelques années, je crois que c'était dans PLS, de l'exemple d'un tube encerclant un trou noir. Si ce tube est au niveau de la dernière orbite des photons, chose étonnante, un observateur enfermé dans le tube ne saurait pas voir qu'il fait le tour du trou noir, quelles que soient les expériences qu'il ferait : pour lui le tunel serait parfaitement rectiligne !!!! (et en regardant au loin il verrait son propre dos)
    Excellent.
    Et si l'espace-temps(?), le tube etait torsadé, tient comme un ressort , on verrait aussi un tunnel parfaitement droit ?

  4. #34
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Lumière et trou noir

    Citation Envoyé par Xoxopixo Voir le message
    Excellent.
    Et si l'espace-temps(?), le tube etait torsadé, tient comme un ressort , on verrait aussi un tunnel parfaitement droit ?
    Oui

    Plus sur cette description de la géométrie des TN tout à l'heure (sur le temps de midi).

    Je vais aussi faire un petit dessin (pas avec les tubes mais avec les cones relativistes).

    A+
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  5. #35
    Xoxopixo

    Re : Lumière et trou noir

    Citation Envoyé par Deedee81
    Plus sur cette description de la géométrie des TN tout à l'heure (sur le temps de midi).

    Je vais aussi faire un petit dessin (pas avec les tubes mais avec les cones relativistes).
    Je serais très interressé, Merci.

  6. #36
    S321

    Re : Lumière et trou noir

    Citation Envoyé par Xoxopixo Voir le message
    Si on imagine une nappe quadrillée et flexible, pour simplifier en 2D, que l'on imagine, posés, des planetes, le soleil etc et que l'on diminue le volume du soleil, la nappe est tirée "par en bas", les cellules du quadrillage sont rétrécies.
    Cette représentation souvent utilisée pour vulgariser la RG est dangereuse. Elle fonctionne a peu près bien pour certaines choses, mais pas pour tout.
    Vous ne pouvez pas vous en servir comme base d'un raisonnement. C'est simplement une métaphore.

    Raisonner sur une métaphore puis appliquer les résultats valables sur la métaphore à l'objet de base est typique des raisonnement fallacieux.

    J'ai vu de très belles vulgarisations pour le paradoxes des jumeaux de Langevin qui montre bien dans un espace à 2D comment l'un peut avoir un âge différent de l'autre. Par contre dû aux différences entre géométrie euclidienne et minkowskienne avec cette interprétation on voit que c'est le mauvais jumeau qui est le plus vieux.

  7. #37
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Lumière et trou noir

    Continuons.


    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Il y avait eut un article il y a déjà quelques années, je crois que c'était dans PLS, de l'exemple d'un tube encerclant un trou noir. Si ce tube est au niveau de la dernière orbite des photons, chose étonnante, un observateur enfermé dans le tube ne saurait pas voir qu'il fait le tour du trou noir, quelles que soient les expériences qu'il ferait : pour lui le tunel serait parfaitement rectiligne !!!! (et en regardant au loin il verrait son propre dos)
    Pour le type dans le tube, aucune expérience ne permet donc de voir que le tube tourne (je parle de sa direction, pas d'un mouvement du tube !). Même des expériences de géométrie avec des équerres, des barres, etc... lui dirait "le tube est rectiligne". Alors que cela est faux. C'est dû au fait qu'il base ses expériences sur la géométrie euclidienne alors que l'espace est fortement déformé.

    En fait, ce n'est vrai qu'en première approximation. Le tube ne peut pas être mis en coïncidence stricte avec la dernière orbite de photons car le tube a une certaine épaisseur. En toute rigueur, le type dans le tube constaterait des différences d'un coté à l'autre de la paroi du tube. Et, évidemment, il sentirait et pourrait mesurer son poids et les forces de marées.

    Continuons à rapprocher le tube de l'horizon. Maintenant, il semble à nouveau courbé pour le type dans le tube mais... dans le mauvais sens !!!! Il lui semble courbé comme s'il s'éloignait du TN (au lieu de faire le tour). A nouveau toute expérience faite dans le tube lui dirait que c'est bien comme ça.

    Oh trou noir assassin, que ne me fais-tu pas tourner la tête à ne plus savoir où est le haut et le bas.
    Oh trou noir, toi qui pose des défis à l'imagination, vertige de l'infini
    (j'ai l'impression d'être Marc Herman à la fin de ses spectacles, mais il a plus de talent que moi )

    Un effet "amusant" lié à cet effet et montrant que ce n'est pas une illusion : la force centrifuge aussi s'inverse. Si le type court dans le tube, il va avoir tendance à aller vers l'extérieur du tube qu'il perçoit, ce qu'il va considérer comme normal. Mais vu l'inversion, cette force centrifuge le pousse vers le TN. Et c'est en effet le cas : tout objet en rotation autour d'un TN, sous la dernière orbite des photons, va subir une force centrifuge qui le pousse vers le TN au lieu de l'écarter. S'il veut s'échapper, il faut pousser radialement, pour monter, et pas latéralement, car là c'est le plongeon garantit.

    Cette histoire de géométrie permet bien de comprendre pourquoi on a ce curieux effet d'inversion de la force centrifuge.

    Sur l'horizon, idem, et sous l'horizon... idem. A un détail près : un tel tube devient matériellement impossible (tout tombe obligatoirement vers le centre). Cette impression de tube très courbé dans le mauvais sens serait donc assez fugace (au fur et à mesure de la chute, le tube semblerait de plus en plus petit jusqu'au point central où crac boum, tout s'écrase en un point).

    Une autre manière d'illustrer cette déformation énorme est l'utilisation (tout à fait habituelle en relativité restreinte, un peu moins fréquente en RG) du cône relativiste ou cône de causalité ou cône de lumière (voir l'image).

    Nom : tn.gif
Affichages : 62
Taille : 5,4 Ko

    On consate que plus on s'approche de l'horizon et plus ce cône est incliné. Sur l'horizon, il est tangent à celui-ci. On ne sait plus s'éloigner du TN puisque toute géodésique de type temps reste dans le cône du futur.

    A noter que localement pour un observateur en chute libre, l'espace est bien de Minkowski. Pour lui, il n'y a pas cette déformation.

    Mais sur une zone plus étendue cette déformation est manifeste. Et un observateur "immobile" (disons stationnaire au-dessus de l'horizon) est, par rapport à l'espace-temps de Minkowski, fortement accéléré. Et même en RR un observateur accéléré ne voit pas un espace euclidien (voir Sagnac, voir les repères de Rindler) (bien que l'espace-temps reste de Minkowski, y compris dans un voisinage de l'observateur en RG).

    Il semble y avoir une petite contradiction entre la description des tubes et celle des cônes. Peut-être l'avez-vous remarqué ? La dernière orbite des photons est située au-dessus de l'horizon alors que les cônes montrent des géodésiques lumières tangentes à l'horizon SUR l'horizon.

    Ce n'est pas une contradiction mais une différence de situation et un petit coté trompeur à tout dessin des TN. Dans le cas des tubes, l'orbite des photons est circulaire alors que sur le dessin on n'a représenté qu'une seule direction : radiale. La direction verticale sur le dessin c'est le temps. Et un le cône tangent à l'horizon est en fait une "position radiale identique au cours du temps". C'est-à-dire un photon "figé" sur l'horizon (alors que pour tout observateur local il va à 'c'), cela montre bien à quel point l'espace-temps est déformé !

    Dans l'espace ordinaire, ce n'est évidemment pas un cône mais une boule, qui grossit au cours du temps. C'est en fait la position du front d'onde. Et cette forme est invariante (car c invariant). Cette propriété est parfois utilisée pour déduire les transformations de Lorentz. Mais cette déduction suppose l'espace euclidien, ce qui n'est pas le cas ici.

    Que deviendrait une telle boule près du TN ? Pour un observateur en chute libre : toujours une boule (du moins au début, dans son voisinage). Pour un observateur immobile : un ellipsoïde (heu, pas vraiment en fait, faudrait faire le calcul exact, c'est un truc tout déformé, ou faire le dessin sur un graphique traçant un espace de Rindler, j'ai déjà vu ça sur le net).
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  8. #38
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Lumière et trou noir

    Citation Envoyé par S321 Voir le message
    Cette représentation souvent utilisée pour vulgariser la RG est dangereuse.
    C'est vrai.

    Et c'est une difficulté de toute représentation graphique (j'ai d'ailleurs attiré l'attention là-dessus dans mon explication ci-dessus).

    - Certaines directions sur papier (axes) ne correspondent pas à directions spatiales. Ce peut-être le temps (comme dans mon dessin) ou l'intensité de la gravitation (dans la représentation de Xoxopixo) définie de manière appropriée.
    - Une feuille de papier a deux dimensions et non pas quatre
    - Une feuille de papier est un espace euclidien et pas de Minkowski
    - Une feuille de papier est euclidienne, plate, alors qu'un TN (par exemple) a un espace-temps courbe.

    On ne peut donc travailler qu'avec des projections, des astuces, des conventions, des approximations,... qu'il convient de toujours bien expliquer.

    Et avec le TN ce n'est qu'en multipliant ces représentations utilisant divers systèmes de coordonnées que l'on arrive à avoir une certaine "vision" de ce qu'est un TN (et encore !). En tout cas, c'est ça qui m'a aidé (bien que je commette encore de grosses bourdes de raisonnement de temps à autre, les équations restent indispensables).
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  9. #39
    Xoxopixo

    Re : Lumière et trou noir

    Merci Deedee pour cette explication copieuse.
    Je vais avoir besoin d'un peu de temps pour en digerer toutes les
    subtilités je pense. Déja 3 presentations de cours de cosmologies qui m'ont dévulgarisé.
    Merci à l'Ecole Polytechnique, et aux gens de bonne volonté.

    Ce qui m'amene à une petite question.
    Les deux cones inversés accolés, sont-il à voir comme ce qui est appelé la structure chrono-geometrique de l'Espace-Temps élastique ?
    Pages 8-9 ici :
    La Relativité générale aujourd'hui

    Qui n'est plus une structure rigide comme l'etait la structure de l'Espace-Temps de Poincaré-Minkowski.
    C'est évoqué dans le document comme étant une structure dynamique, un champ.

    Ou alors on simplifie ici pour le raisonnement,
    et ma foi j'ai bien l'impression que cela suffise,
    en moyenne, si on ne s'attache pas au détail du tube.
    Je ne saurais pas en juger.

    Ou alors la structure du schéma rend mieux compte de ce qui se produit au niveau du tube par sa simplification...

    D'accord, j'ai peut-être compris, enfin j'espère.

    Sur le shéma avec les cônes réguliers, il s'agit d'un trou noir "idéal".
    "Lisse" c'est à dire, homogene.
    Mais non isotrope tout de même , il n'est donc pas parfait, il existe peut-être un terme pour ça ?
    Idéal ?

    Ne pourrait-on dire que dans ce type de trou noir,
    on ne compresse pas les choses à l'infini peut-être ?
    Il n'y a pas de singularité, "l'etranglement des cônes".
    Il possede une entropie, ou disons une expansion absente selon la vitesse, ou les 10(?)Mega Parcsec (locaux?), une granulosité si on peu l'appeler ainsi.

    Je distinge ce cas du modele cosmologique du trou noir, qui serait lui probablement un trou noir parfait et non pas idéal.
    Là on parle d'univers, pas de galaxies et de leur(s?) trou(s?) noir(s?).

  10. #40
    Xoxopixo

    Re : Lumière et trou noir

    Citation Envoyé par S321
    Citation:
    Envoyé par Xoxopixo
    Si on imagine une nappe quadrillée et flexible, pour simplifier en 2D, que l'on imagine, posés, des planetes, le soleil etc et que l'on diminue le volume du soleil, la nappe est tirée "par en bas", les cellules du quadrillage sont rétrécies.

    Cette représentation souvent utilisée pour vulgariser la RG est dangereuse. Elle fonctionne a peu près bien pour certaines choses, mais pas pour tout.
    Vous ne pouvez pas vous en servir comme base d'un raisonnement. C'est simplement une métaphore.
    Oui,
    et je me suis bien gardé de le laisser entendre.
    On imagine.

    J'ai hésité à tenter une approche 3D.
    Mais j'ai abandoné quand je me suis rendu compte à quel point cela pouvait être évasif et je n'ai pas pu l'exprimer.
    C'est le reproche que je faisait benoitement à la demonstration de Jean-Pierre Luminet, lorsque je croyais savoir.
    Mais je trouve finalement qu'il fait bien de présenter les choses comme ça, et il fait bien de les faire mieux que moi.

    Comme le dit Deedee81, si on prend la précaution de prévenir et que ça ne joue pas sur les principes qui sous-tendent la présentation (et non la démonstration), il n'y a pas de probleme.
    Et j'ai tenté de l'évaluer, et mon ressenti a été qu'on pouvais tenter de le présenter comme ça.

    A ce propos,
    je suis tombé sur cet article tres interressant.
    Citation Envoyé par mpnougaret
    Retour sur la pelouse de Meudon. Luminet parlait d’or. «les équations d’Einstein disait il, relient la géométrie de l’univers à son contenu matériel. Elles sont extrêmement complexes. On ne peut pas les résoudre dans leur généralité; pour trouver des solutions il faut des simplifications…. Hawking s’est d’abord intéressé aux singularités. Les singularités, dans une théorie, c’est l’apparition de l’infini. Cela signifie, en général, que la théorie est appliquée hors de son domaine de validité; les physiciens n’aiment pas les infinis : c’est la négation de toute loi physique. Il y avait des singularités dans certaines solutions des équations d’Einstein. Précisément dans les solutions de trous noirs****. Et puis, dans les solutions cosmologiques, une singularité initiale : un début du temps, avec une température infinie et une densité infinie de la matière, découlant de la courbure infinie de l’espacetemps. Ces singularités étaient-elles un produit mathématique, dû à une trop grande simplification des choses? le grand résultat de Stephen Hawking et Roger Penrose a été précisément de montrer qu’elles faisaient partie intégrante de la relativité générale. Que, moyennant quelques hypothèses, assez plausibles, qui ne sont pas simplificatrices, des singularités devaient apparaître; ça ne veut pas dire qu’elles existent;
    le physicien veut quand même éliminer les singularités; ça veut dire plutôt que la théorie de la relativité devient invalide, dans certaines conditions extrêmes, près de l’instant zéro de l’univers et au voisinage des centres de trous noirs ».
    http://mpnougaret.wordpress.com/

  11. #41
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Lumière et trou noir

    Salut,

    Je sors de réunion et je n'ai plus le temps. Je regarderai et répondrai demain.

    Bonne soirée,
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  12. #42
    Mailou75

    Re : Lumière et trou noir

    Citation Envoyé par Gloubiscrapule Voir le message
    Tu te fous de nous, on en a discuté récemment voir mon post d'avant.
    Du tout ... mais je ne lis (ou ne comprends) pas forcément tout

  13. #43
    Mailou75

    Re : Lumière et trou noir

    Sinon je suis très intéréssé par l'expérience du courreur dans le tube autour du TN (javais tenté une analogie avec un tunnel en fibre optique mais apprement ca n'est pas necessaire) car c'est peut être un embryon de réponse à l'effet Sagnac

    Si je comprend bien :

    - la courbure de l'espace suffit à redresser les rayons lumineux (l'espace courbe autour d'un TN est une ligne droite / geodésique)
    - l'homme voit des images de lui à t, 2t, 3t etc ... a l'infini (première fois qu'il peut contempler l'infini en dehors des maths)
    - pour contrecarer la gravité (rester à distance constante du TN) il doit courrir très vite et la force centrifuge liée à sa course fait qu'il court "au plafond" de son tunnel (inversion de la courbure)

    Je vous reposte le schéma en question (pas le courage d'en faire un autre)
    Tout déplacement dans ce tunnel implique un effet de "perspective" : l'homme ne se trouve pas entre t-1 et t-1 (images de son passé) mais, compte tenu de la vitesse de l'information (C), légèrement plus proche d'une des 2 images suivant le sens de son déplacement : il devient observateur de lui même !

    Je ne suis pas sur de mon raisonnement mais ce sujet est passionnant !

    NB : le tableau en bas de page montre comment se décalage se forme suivant V (déplacement) comparé à C (information)
    Rouge = déplacement , Jaune = info en sens inverse

    Merci d'avance pour vos critiques
    Mailou
    Images attachées Images attachées  

  14. #44
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Lumière et trou noir

    Salut,

    Citation Envoyé par Xoxopixo Voir le message
    Les deux cones inversés accolés, sont-il à voir comme ce qui est appelé la structure chrono-geometrique de l'Espace-Temps élastique ?
    Je n'ai pas lu l'article mais en regardant les illustrations, c'est assez proche. Sauf que dans mon cas, j'ai dessiné les cones correspondant à un voisinage infinitésimal d'un point (ou comme on dit "l'espace tangent en ce point"). Là il donne les points à distance (intervalle relativiste) constante dans l'espace-temps courbe.

    Citation Envoyé par Xoxopixo Voir le message
    C'est évoqué dans le document comme étant une structure dynamique, un champ.
    En effet, l'espace-temps est dynamique en RG. La matière influence l'espace-temps qui influence la matière.

    Citation Envoyé par Xoxopixo Voir le message
    Sur le shéma avec les cônes réguliers, il s'agit d'un trou noir "idéal".
    "Lisse" c'est à dire, homogene.
    Mais non isotrope tout de même , il n'est donc pas parfait, il existe peut-être un terme pour ça ?
    Idéal ?
    olà ! J'avais pourtant pris des précautions dans mon explication ! L'horizon indiqué sur mon schéma correspond à UN POINT de l'horizon. Tu ne peux certainement pas dire si le TN est lisse, homogène, isotrope,... sur base d'un seul point !!!!!

    Si ça apparait comme une ligne c'est parceque l'axe vertical est le temps. Ce que représente la ligne c'est la position de ce point au cours du temps.

    Citation Envoyé par Mailou75 Voir le message
    - pour contrecarer la gravité (rester à distance constante du TN) il doit courrir très vite et la force centrifuge liée à sa course fait qu'il court "au plafond" de son tunnel (inversion de la courbure)
    Attention aux effets curieux de la force centrifuge près d'un trou noir. Si le tunnel est loin du trou noir, oui, en courant très vite, il va pouvoir courir sur le plafond.

    Mais si le tunnel est sur la dernière orbite des photons, lorsque le tunnel lui semble rectiligne, il n'y a plus de force centrifuge. Il pourra courir aussi vite qu'il veut, rien de changera, il ne sera plaqué ni vers le sol, ni vers le plafond.

    Comme je le disais, pour le type dans le tunnel, il lui semble vraiment rectiligne ! Aucune expérience de permet de lui faire savoir que son tunnel tourne autour d'un TN (évidemment, en prenant des jumelles et en voyant son propre c.. il va se poser des questions ). La force centrifuge nulle est une expérience de ce type.

    Et si le tunnel est plus près encore de l'horizon, la force centrifuge s'inverse. En courant, du point de vue d'un observateur extérieur, le coureur se trouve plaqué contre le sol (en plus de son poids !). Mais pour lui, comme il voit le tunel courbé dans l'autre sens, il a l'impression d'être plaqué au plafond.

    Les trous noirs sont sacrément paradoxaux. Cet effet de la force centrifuge peut se déduire du principe d'équivalence et de quelques raisonnements.

    Voir ici :
    http://xxx.lanl.gov/abs/0708.2488
    "Une approche intuitive des forces inertielles et du paradoxe de la force centrifuge en relativité générale"
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  15. #45
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Lumière et trou noir

    Au fait,

    Citation Envoyé par Xoxopixo Voir le message
    il n'est donc pas parfait, il existe peut-être un terme pour ça ?
    Idéal ?
    Un TN est toujours lisse, parfaitement lisse.

    Il y a même un théorème pour ça : le théorème de calvitie (ou "les trous noirs n'ont pas de cheveux").

    http://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A...me_de_calvitie

    Un trou noir est entièrement, totalement, strictement caractérisé par trois grandeurs et seulement trois :
    - sa masse
    - son moment angulaire
    - sa charge électrique

    Il se peut que cela doive être légèrement amendé avec la gravitation quantique mais ne compliquons pas
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  16. #46
    Mailou75

    Re : Lumière et trou noir

    Salut Deedee,

    mais alors ... le courreur n'a pas de notion de haut et bas, il ne sent pas la gravité du TN ?

  17. #47
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Lumière et trou noir

    Citation Envoyé par Mailou75 Voir le message
    Salut Deedee,

    mais alors ... le courreur n'a pas de notion de haut et bas, il ne sent pas la gravité du TN ?
    Tu parles du "tube rectiligne".

    Si, mais il ne peut pas en déduire qu'il s'agit d'un TN ni que son tube en fait le tour.
    (déduire par des expériences locale car des expériences sur une distance plus étendue permettrait de voir ce qui se passe : effets de marée = différence d'attraction entre deux points, et le fait de se voir soi-même de dos c'est forcément "à distance").

    Tout au plus sait-il que son tube est proche de quelque chose de massif. Mais ça pourrait être un tube rectiligne posé sur une très très très grande planète.

    Pour le tube plus proche de l'horizon, qu'il perçoit comme "inversé". Il va se dire "bizarre je suis plaqué sur la parois extérieure" (par son poids, il est attiré sur la paroi intérieure mais comme il voit le tube courbé dans l'autre sens....)

    (par extérieur/intérieur, je parle de la paroi par rapport au centre du cercle que forme le tube, et pas de intérieur/extérieur au tube, je parle de la paroi du tube avec le plus grand rayon de cercle : extérieur, et le plus petit rayon de cercle : intérieur).

    Mais il pourrait en déduire que ce tube est en rotation et que ce qu'il sent est une force centrifuge traditionnelle.

    La physique et le principe d'équivalence sont vicieux

    Note que tout ça est équivalent à l'expérience de pensée d'Einstein avec les ascensseurs (équivalence entre accélération et gravitation). Sauf qu'ici c'est plus compliqué, c'est tout.
    Dernière modification par Deedee81 ; 25/05/2011 à 10h55.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  18. #48
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Lumière et trou noir

    Je rappelle le lien ci-dessus aussi, il explique bien tout ça, et en plus ça ne demande pas des connaissances techniques très élaborées, du moins pour l'essentiel du document
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  19. #49
    Zefram Cochrane

    Re : Lumière et trou noir

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Continuons.




    Pour le type dans le tube, aucune expérience ne permet donc de voir que le tube tourne (je parle de sa direction, pas d'un mouvement du tube !). Même des expériences de géométrie avec des équerres, des barres, etc... lui dirait "le tube est rectiligne". Alors que cela est faux. C'est dû au fait qu'il base ses expériences sur la géométrie euclidienne alors que l'espace est fortement déformé.

    En fait, ce n'est vrai qu'en première approximation. Le tube ne peut pas être mis en coïncidence stricte avec la dernière orbite de photons car le tube a une certaine épaisseur. En toute rigueur, le type dans le tube constaterait des différences d'un coté à l'autre de la paroi du tube. Et, évidemment, il sentirait et pourrait mesurer son poids et les forces de marées.

    Continuons à rapprocher le tube de l'horizon. Maintenant, il semble à nouveau courbé pour le type dans le tube mais... dans le mauvais sens !!!! Il lui semble courbé comme s'il s'éloignait du TN (au lieu de faire le tour). A nouveau toute expérience faite dans le tube lui dirait que c'est bien comme ça.

    Oh trou noir assassin, que ne me fais-tu pas tourner la tête à ne plus savoir où est le haut et le bas.
    Oh trou noir, toi qui pose des défis à l'imagination, vertige de l'infini
    (j'ai l'impression d'être Marc Herman à la fin de ses spectacles, mais il a plus de talent que moi )

    Un effet "amusant" lié à cet effet et montrant que ce n'est pas une illusion : la force centrifuge aussi s'inverse. Si le type court dans le tube, il va avoir tendance à aller vers l'extérieur du tube qu'il perçoit, ce qu'il va considérer comme normal. Mais vu l'inversion, cette force centrifuge le pousse vers le TN. Et c'est en effet le cas : tout objet en rotation autour d'un TN, sous la dernière orbite des photons, va subir une force centrifuge qui le pousse vers le TN au lieu de l'écarter. S'il veut s'échapper, il faut pousser radialement, pour monter, et pas latéralement, car là c'est le plongeon garantit.

    Cette histoire de géométrie permet bien de comprendre pourquoi on a ce curieux effet d'inversion de la force centrifuge.

    Sur l'horizon, idem, et sous l'horizon... idem. A un détail près : un tel tube devient matériellement impossible (tout tombe obligatoirement vers le centre). Cette impression de tube très courbé dans le mauvais sens serait donc assez fugace (au fur et à mesure de la chute, le tube semblerait de plus en plus petit jusqu'au point central où crac boum, tout s'écrase en un point).

    Une autre manière d'illustrer cette déformation énorme est l'utilisation (tout à fait habituelle en relativité restreinte, un peu moins fréquente en RG) du cône relativiste ou cône de causalité ou cône de lumière (voir l'image).

    Pièce jointe 143823

    On consate que plus on s'approche de l'horizon et plus ce cône est incliné. Sur l'horizon, il est tangent à celui-ci. On ne sait plus s'éloigner du TN puisque toute géodésique de type temps reste dans le cône du futur.

    A noter que localement pour un observateur en chute libre, l'espace est bien de Minkowski. Pour lui, il n'y a pas cette déformation.

    Mais sur une zone plus étendue cette déformation est manifeste. Et un observateur "immobile" (disons stationnaire au-dessus de l'horizon) est, par rapport à l'espace-temps de Minkowski, fortement accéléré. Et même en RR un observateur accéléré ne voit pas un espace euclidien (voir Sagnac, voir les repères de Rindler) (bien que l'espace-temps reste de Minkowski, y compris dans un voisinage de l'observateur en RG).

    Il semble y avoir une petite contradiction entre la description des tubes et celle des cônes. Peut-être l'avez-vous remarqué ? La dernière orbite des photons est située au-dessus de l'horizon alors que les cônes montrent des géodésiques lumières tangentes à l'horizon SUR l'horizon.

    Ce n'est pas une contradiction mais une différence de situation et un petit coté trompeur à tout dessin des TN. Dans le cas des tubes, l'orbite des photons est circulaire alors que sur le dessin on n'a représenté qu'une seule direction : radiale. La direction verticale sur le dessin c'est le temps. Et un le cône tangent à l'horizon est en fait une "position radiale identique au cours du temps". C'est-à-dire un photon "figé" sur l'horizon (alors que pour tout observateur local il va à 'c'), cela montre bien à quel point l'espace-temps est déformé !

    Dans l'espace ordinaire, ce n'est évidemment pas un cône mais une boule, qui grossit au cours du temps. C'est en fait la position du front d'onde. Et cette forme est invariante (car c invariant). Cette propriété est parfois utilisée pour déduire les transformations de Lorentz. Mais cette déduction suppose l'espace euclidien, ce qui n'est pas le cas ici.

    Que deviendrait une telle boule près du TN ? Pour un observateur en chute libre : toujours une boule (du moins au début, dans son voisinage). Pour un observateur immobile : un ellipsoïde (heu, pas vraiment en fait, faudrait faire le calcul exact, c'est un truc tout déformé, ou faire le dessin sur un graphique traçant un espace de Rindler, j'ai déjà vu ça sur le net).
    Bonjour Deedee,
    dans le cadre du modèle de Schwarzschild, pourrais tu me dire à quelle altitude la trajectoire des photons devient circulaire autour d'un TN?

  20. #50
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Lumière et trou noir

    Salut,

    Citation Envoyé par Zefram Cochrane Voir le message
    dans le cadre du modèle de Schwarzschild, pourrais tu me dire à quelle altitude la trajectoire des photons devient circulaire autour d'un TN?
    Si le trou noir a un rayon de Schwartzchild (horizon) R, la dernière orbite des photons (instable) est à 1.5 R.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  21. #51
    Zefram Cochrane

    Re : Lumière et trou noir

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Salut,

    Si le trou noir a un rayon de Schwartzchild (horizon) R, la dernière orbite des photons (instable) est à 1.5 R.
    Je t'avoue que je m'en suis douté. J'avais ouvert un sujet qui a fait un bide complêt où je m'interrogeais sur cette fameuse limite de 1.5Rs.

    j'avais fait un petit exercice pour savoir ce que verrai un voyageur qui tomberait dans un trou noir dont la masse serait égale à celle du Soleil et dont le rayon serait d'environ trois kilomètres (rayon de Schwarzschild).

    Du fait de la contraction des longueurs due au champ de gravitation:
    si je suis à la surface de la Terre avec ma petite règle et que je mesure son rayon, le résultat obtenu est plus grand que celui que j'obtiendrais à l'Infini dans un environnement de microgravité parce que je l'aurais mesuré avec une grande règle, étant moi même plus grand.


    Dans le tableau joint, dans la colonne de gauche:
    Zo est l'altitude du voyageur mesurée par l'observateur situé à l'Infini; et de son point de vue, cette altitude ne fera que diminuer. Pour l'observateur, le rayon du trou noir est toujours égal au rayon de Scharzschild (Rs = 2MG/C²).

    Dans la colonne de droite :
    Zv est l'altitude du voyageur mesurée par le voyageur. Je l'ai calculé en multipliant le Coefficient de Schwarzschild Xs par l'altitude Zo
    (Xs = 1 /Racine (1 - Rs / Zo)
    le rayon du trou noir, tel qu'il est perçu par le voyageur Rv est obtenu en multipliant Rs par Xs.

    http://img846.imageshack.us/i/astreglac.png

    Du point de vue du voyageur :
    au début l'altitude diminue et le rayon du trou noir augmente légèrement. De son point de vue, il est en train de tomber dans le trou noir

    Puis en passant en deçà de l'altitude Zo = 1.5 Rs, son altitude cesse de décroître pour augmenter mais dans le même temps, le rayon du trou noir s'accroît brusquement. Si bien que si le voyageur s'éloigne du centre du trou noir (puisque son altitude augmente), l'Horizon du trou noir se rapproche de lui.

    A noter que le rapport entre Zo/Rs est égal au rapport Zv/Rv.

    Je voudrais savoir ce que vous pensez de la démarche, et si ce que j'ai dit vous parrait pertinent?
    Est-ce que cela t'inspire une remarque?

  22. #52
    Xoxopixo

    Re : Lumière et trou noir

    Bonjour,
    Citation Envoyé par Deedee81
    Un TN est toujours lisse, parfaitement lisse.
    J'ai du mal m'exprimer concernant les cônes.
    Mais c'etait un point de détail, j'essayais de savoir dans quel "mode" on devait considerer le TN.
    En reflechissant un peu, j'aurais du effectivement penser "Théorique".

    Citation Envoyé par Deedee81
    Si le trou noir a un rayon de Schwartzchild (horizon) R, la dernière orbite des photons (instable) est à 1.5 R.
    Ca c'est tres interessant, (bien que théorique mais je ne referais pas le coup des cônes).

    Et quel interpretation donne-t-on à ce fait ?
    On peut y voir une forme, Orbite des photons stables=(A+A/2)*R
    Du moins en ce qui me concerne.
    D'ou vient le facteur 1.5 ?

  23. #53
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Lumière et trou noir

    Salut,

    Citation Envoyé par Zefram Cochrane Voir le message
    Est-ce que cela t'inspire une remarque?
    Je dois t'avouer qu'il est sacrément difficile de dire s'il s'agit d'une coïncidence numérique ou s'il est normal d'avoir le bon résultat

    En tout cas, je ne connais pas "de tête" suffisamment les calculs avec la géométrie de Schwartzchild pour le dire. Faudrait creuser et comparer au calcul RG.

    Citation Envoyé par Xoxopixo Voir le message
    D'ou vient le facteur 1.5 ?
    De la géométrie de Schwartzchild.

    C'est plutôt bien décrit/calculé dans le livre Gravitation. On doit aussi pouvoir trouver ça sur le net mais dans tous les cas les calculs ne sont pas du tout triviaux (même s'ils ne sont pas mortellement inaccessibles).
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  24. #54
    Zefram Cochrane

    Re : Lumière et trou noir

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Salut,



    Je dois t'avouer qu'il est sacrément difficile de dire s'il s'agit d'une coïncidence numérique ou s'il est normal d'avoir le bon résultat

    En tout cas, je ne connais pas "de tête" suffisamment les calculs avec la géométrie de Schwartzchild pour le dire. Faudrait creuser et comparer au calcul RG.



    De la géométrie de Schwartzchild.

    C'est plutôt bien décrit/calculé dans le livre Gravitation. On doit aussi pouvoir trouver ça sur le net mais dans tous les cas les calculs ne sont pas du tout triviaux (même s'ils ne sont pas mortellement inaccessibles).
    C'est bête que Gravitation ne soit dispo qu'en Anglais, il est hard àlire dans ces conditions? Est ce que cela vaut le coup de prendre le risque?

  25. #55
    Xoxopixo

    Re : Lumière et trou noir

    Citation Envoyé par Deedee81
    Citation:
    Envoyé par Xoxopixo
    D'ou vient le facteur 1.5 ?

    De la géométrie de Schwartzchild.

    C'est plutôt bien décrit/calculé dans le livre Gravitation. On doit aussi pouvoir trouver ça sur le net mais dans tous les cas les calculs ne sont pas du tout triviaux (même s'ils ne sont pas mortellement inaccessibles).
    Merci Deedee pour ces infos.
    En cherchant ce livre je suis tombé sur un bon résumé qui montre les
    effets se produisant à differentes "distance" par rapport au rayon de Schwartzchild.
    http://casa.colorado.edu/~ajsh/singularity.html

    Je vais déja essayer de comprendre avec ça.

  26. #56
    Gloubiscrapule

    Re : Lumière et trou noir

    Citation Envoyé par Zefram Cochrane Voir le message
    C'est bête que Gravitation ne soit dispo qu'en Anglais, il est hard àlire dans ces conditions? Est ce que cela vaut le coup de prendre le risque?
    Ceux qui veulent avoir un aperçu du livre Gravitation, contactez-moi en MP.
    Quand le sage montre la lune, l'imbécile regarde le doigt...

  27. #57
    Zefram Cochrane

    Question Re : Lumière et trou noir

    Bonjour,
    concernant la valeur particulière de 1.5 Rs:
    Est ce que la description latérale de Deedee associée à ma vision radiale, n'explique pas l'effet d'enveloppement décrit par Alain Riazuelo dans la vidéo suivante :
    http://www.athenaweb.org/programs/vi...r-1001090.html
    la valeur de 1.5 Rs correspondrait au rayon en deçà duquel l'effet d'enveloppement débutrait.

    seconde question : est ce que dans le cadre de la métrique de Schwarzchild, on peut définir un coefficient spatiotemporel Xs tel que :


    avec

  28. #58
    invite7def40fb

    Re : Lumière et trou noir

    Bonjour,

    Si un trou noir est une déformation de l'espace-temps.

    Même déformé l'espace-temps reste est en 1 seul morceau donc la lumière devrait suivre sont chemin dans l'espace-temps et ressortir du trou noir non ?

  29. #59
    Andrei2010

    Re : Lumière et trou noir

    Citation Envoyé par Msky Voir le message
    Bonjour,

    Si un trou noir est une déformation de l'espace-temps.

    Même déformé l'espace-temps reste est en 1 seul morceau donc la lumière devrait suivre sont chemin dans l'espace-temps et ressortir du trou noir non ?
    Comme veux-tu que la lumière qui "tombe dans un trou" suive son chemin pour ressortir ? Le champ gravitationnel (donc la déformation de l'espace-temps) ne laisse rien ressortir, lumière comprise.

    Cela a été prouvé par l'observation : aucun trou noir n'est directement visible, et nous voyons juste la lumière de la matière qui arrive sur l'horizon.

  30. #60
    invite7def40fb

    Re : Lumière et trou noir

    Bah si tu prends une feuille qui représente l'espace-temps, avec un trait droit qui représente la trajectoire de la lumière.

    Si tu "chiffonne" le centre de la feuille même à l'extrême la ligne plonge dans le chiffonnage et ressort.

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