Trou noir ou boule noire ? Question sur le point de vue

[invite0c2a0914]

Qu'il y a-t-il derrière un trou noir ? Par derrière je ne veux pas dire dedans comme la plupart des personnes qui posent des questions à ce sujet voudraient savoir. Par derrière je veux dire de l'autre côté, d'un autre point de vue.

Lorsque l'on nous montre la représentation en deux dimensions de l'espace et du temps (le draps qui se déforme en fonction de la masse et de l'objet) ce qui me dérange c'est qu'il est en deux dimensions. Imaginons un satellite qui tourne autours de la Terre, on peut se le représenter facilement sur ce dessin puisque sa trajectoire est plane, mais si on fait intervenir un autre satellite avec une trajectoire non coplanaire à ce satellite ? Comment se le représenter ?

J'ai alors pensé qu'en fait cela serait plutôt une sphère qui engloberait la Terre et qui aurait des déformations non-uniforme condensé plus on s'approche du sol de la Terre et qui s'atténue ensuite. Un peu comme si on générerais cette sphère avec la représentation de l'espace-temps expliqué dans le paragraphe précédent.

Mais alors qu'en est-il pour les trous noirs ? De notre point de vue c'est un trou mais si on change de point de vue ça resterait un trou, non ? Donc l’appellation juste ne serait pas boule noire ?

Merci d'avance à tous ceux qui auront pris le temps de me lire ainsi qu'à ceux qui aurons pris le temps de m'avoir répondu.

PS : ma question ne porte pas vraiment sur les trous noirs mais plutôt sur le fait que l'on puisse se représenter l'espace-temps de manière plus juste (sous forme d'une sphère) plutôt qu'un draps déformable.
PS2: je suis en prépa MPSI
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[Xoxopixo]

Bonjour,

la maniere dont je me représente cette chose, qui est peu académique, mais je pense que certains vous répondrons plus techniquement.

Un trou noir est décrit par deux limites, son début, et le rayon de non retour, (qui depend de sa masse et de son moment angulaire).
Comme pour un trou noir de Kerr, qui me parait précis.

En astrophysique, un trou noir de Kerr désigne un trou noir en rotation et de charge électrique nulle. Il est décrit dans le cadre de la relativité générale par la métrique de Kerr, qui ne dépend que de la masse M et du moment angulaire J.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Trou_noir_de_Kerr

L'endroit de non retour represente en quelque-sorte la limite où la lumiere, et même la matière, fini par aller beaucoup beaucoup plus dans un sens que dans l'autre. La lumière s'y échappe, en quelque-sorte.
D'un point de vue personnel, je vois ça comme un exterieur vu de l'interieur.
Comme si par exemple, on etait dans la terre et qu'on regardait l'exterieur. Sorti de l'interieur de la terre (si nous y etions), le rayon ne risque pas de revenir.
Avec donc un effet de perspective inversé.

Apres, peut-être parlez vous du Trou Noir de Swcharzschild ?
http://fr.wikipedia.org/wiki/Trou_noir_de_Schwarzschild

Je laisse les autres vous répondre avec plus d'exactitudes, il est vrai que ce sujet m'interresse également.

[S321]

L’appellation de "trou noir" ne vient pas de sa forme dans la représentation de l'espace-temps comme une nappe en 2D.

Cette représentation est de la vulgarisation scientifique. Elle aide le profane à se représenter les concepts relativistes, mais pour les appréhender pleinement passer par les équations est incontournable.
Pour ce qui est de la représentation, attendez de voir les espaces courbes. En prépa vous ne verrez probablement que jusqu'à des espaces courbes de deux dimensions (la surface d'une sphère par exemple), mais la généralisation à des espaces de dimension supérieure se fait assez facilement.
Vous ne pourrez pas échapper au fait que l'espace-temps est en 4D avec une courbure.

Vous verrez normalement aussi ce qu'est une métrique de manière générale, la métrique de l'espace-temps n'est pas euclidienne, ça pourrait vous être utile.

Un trou noir c'est basiquement une quantité importante de matière contenue dans un volume nul, ou du moins suffisamment faible pour que son étude ne soit plus du ressort de la relativité.
Si cet objet porte le nom de trou noir c'est parce que même les rayons lumineux happés dans son champ de gravitation (en deçà du rayon de Schwarzschild) ne s'échappe pas.

Comme il avale tout c'est un "trou" où les choses disparaissent et comme il avale même la lumière il est "noir".

@ Xoxopixo : Quel intérêt pour la question de parler des trous noir des Kerr et de Schwarzschild ? La question s'applique à la nature de ce qu'est un trou noir, des trous noirs particuliers n'ont pas d'intérêt. Vous êtes complètement hors sujet.

[bzh_nicolas]

J'ai un doute sur le sens exact de ta question :
Tu parles bien de la forme observable de l'objet que l'on appel "trou noir" ?
Dans ce cas il s'agit (surement) d'une sphère (ou à peu près comme les étoiles ou les planètes qui ne sont pas des sphères parfaites). Mais il n'y a pas de certitudes car on ne peut pas observer, directement, l'objet à l'origine du trou noir.
En effet si tu tournais autour d'un trou noir, tu verrais toujours un disque noir, tout comme si tu tournes autour d'une planète ou d'une étoile, tu vois toujours un disque.

[A voir en vidéo sur Futura]

[bzh_nicolas]

Un trou noir c'est basiquement une quantité importante de matière contenue dans un volume nul, ou du moins suffisamment faible pour que son étude ne soit plus du ressort de la relativité.

Non, pas de volume nul du tout (c'est un GROS abus de langage) : 3 km de diamètre pour un trou noir de la masse du soleil. Mais les dernières mesures sur Sagittarius A* lui donne un rayon d'environ 11 000 000 km.

[Garion]

Non, pas de volume nul du tout (c'est un GROS abus de langage) : 3 km de diamètre pour un trou noir de la masse du soleil. Mais les dernières mesures sur Sagittarius A* lui donne un rayon d'environ 11 000 000 km.

Attention 3km de diamètre c'est l'horizon des évènements. La limite à partir de laquelle rien ne peut sortir, mais à l'intérieur de cette limite tout se concentre vers la singularité qui a un volume nul d'après la relativité mais qui pourrait bien avoir un petit volume avec des théories de gravitation quantique.

[Deedee81]

Salut,

Non, pas de volume nul du tout (c'est un GROS abus de langage) : 3 km de diamètre pour un trou noir de la masse du soleil. Mais les dernières mesures sur Sagittarius A* lui donne un rayon d'environ 11 000 000 km.

S321 ne parlait pas du duiamètre de l'horizon communément appelé taille du trou noir mais de la matière qui tombe dedans (ou qui a contribué à se formation) et qui se retrouve comprimée en un point (au moins en physique classique, non quantique). Il parle d'ailleurs du rayon de Schwartzchild juste après.

[invite0c2a0914]

Merci encore à tous pour vos réponses. Pour les futurs internautes la réponse simple à ma question est :

il s'agit (surement) d'une sphère (ou à peu près comme les étoiles ou les planètes qui ne sont pas des sphères parfaites). Mais il n'y a pas de certitudes car on ne peut pas observer, directement, l'objet à l'origine du trou noir.
En effet si tu tournais autour d'un trou noir, tu verrais toujours un disque noir, tout comme si tu tournes autour d'une planète ou d'une étoile, tu vois toujours un disque.

Si un écrit (de scientifique qualifié dans le domaine) pouvait être cité pour le confirer ça serait parfait.

Sinon j'ai encore un doute sur cette phrase :

L’appellation de "trou noir" ne vient pas de sa forme dans la représentation de l'espace-temps comme une nappe en 2D.

Tu ne l'explique pas dans la suite de ton message.

[Deedee81]

Salut,

Tu ne l'explique pas dans la suite de ton message.

Ben si, dans la phrase "Comme il avale tout..."

Ou alors je n'ai pas compris ta remarque. Tu peux préciser ?

[papy-alain]

Il faut noter que le terme "trou noir" a été inventé en 1967 par un physicien américain. Avant cela, on parlait d'astres occultes ou d'étoiles invisibles.

[Deedee81]

Salut,

Il faut noter que le terme "trou noir" a été inventé en 1967 par un physicien américain. Avant cela, on parlait d'astres occultes ou d'étoiles invisibles.

Ah ? Je ne savais pas que le nom était aussi récent.

[Rincevent]

Attention 3km de diamètre c'est l'horizon des évènements. La limite à partir de laquelle rien ne peut sortir, mais à l'intérieur de cette limite tout se concentre vers la singularité qui a un volume nul d'après la relativité mais qui pourrait bien avoir un petit volume avec des théories de gravitation quantique.

puisque tu es dans les "attentions", j'y vais du mien :

Attention :

- le rayon de S n'est pas la distance entre l'horizon et la singularité (qui n'est pas un point central même pour un trou noir de S) et le "diamètre" n'a donc aucun sens. Ce qui a un sens c'est la circonférence d'un trou noir (car on peut la mesurer de manière indépendante de l'observateur et sans rentrer dans le trou noir), mais en raison de la forte courbure de l'espace-temps et du fait que l'intérieur d'un trou noir n'est pas une région stationnaire de l'espace-temps, beaucoup d'a priori et de discours simples sur l'intérieur des trous noirs sont au mieux très naïfs et au pire complètement faux

- la seule réponse honnête sur l'intérieur d'un trou noir c'est "on ne sait pas" et ce, même en ne restant que dans le cadre de la RG et en "faisant comme" si la physique quantique n'existait pas... les solutions de Kerr et de Schwarzschild sont absolument pas physiques en ce qui concerne la structure interne. Toute discussion sur la structure interne que l'on puisse rencontrer sur ce forum est de la pure SF (à ma connaissance je préciserais : sauf celles où Gilles ou moi sommes intervenus pour rappeler cet état de non-connaissance)

[Rincevent]

Ah ? Je ne savais pas que le nom était aussi récent.

Wheeler again... [derrière le théorème de "calvitie des trous noirs", la "mousse quantique", les "trous de vers", le it from bit, etc.]

par contre avant c'était astres occlus plutôt que occultes

[Tofix]

Salut,

Salut,



Ah ? Je ne savais pas que le nom était aussi récent.

D'après JP Luminet dans "Les trous noirs", page 166:

"Le terme de trou noir est utilisé pour la première fois le 29 décembre 1967, lors d'une conférence donnée à New York par John Archibald Wheeler. Il entre un temps en compétition avec l'appellation française d' "astre occlus, puis s'impose définitivement."

Edit: croisement avec Rincevent.

[Deedee81]

Merci pour les références.

Bonne soirée à tous, à demain,

[Garion]

- le rayon de S n'est pas la distance entre l'horizon et la singularité (qui n'est pas un point central même pour un trou noir de S) et le "diamètre" n'a donc aucun sens. Ce qui a un sens c'est la circonférence d'un trou noir (car on peut la mesurer de manière indépendante de l'observateur et sans rentrer dans le trou noir), mais en raison de la forte courbure de l'espace-temps et du fait que l'intérieur d'un trou noir n'est pas une région stationnaire de l'espace-temps, beaucoup d'a priori et de discours simples sur l'intérieur des trous noirs sont au mieux très naïfs et au pire complètement faux

J'approuve.

- la seule réponse honnête sur l'intérieur d'un trou noir c'est "on ne sait pas" et ce, même en ne restant que dans le cadre de la RG et en "faisant comme" si la physique quantique n'existait pas... les solutions de Kerr et de Schwarzschild sont absolument pas physiques en ce qui concerne la structure interne. Toute discussion sur la structure interne que l'on puisse rencontrer sur ce forum est de la pure SF (à ma connaissance je préciserais : sauf celles où Gilles ou moi sommes intervenus pour rappeler cet état de non-connaissance)

C'est pas très sympa pour alain_r qui a publié une superbe vidéo sur ce qu'on verrait si on pénétrait dans un trou noir

[S321]

Non, pas de volume nul du tout (c'est un GROS abus de langage) : 3 km de diamètre pour un trou noir de la masse du soleil. Mais les dernières mesures sur Sagittarius A* lui donne un rayon d'environ 11 000 000 km.

Je tiens à rebondir sur ce point même si je me suis fait précéder par Deedee81. Le trou noir c'est l'astre en lui-même, c'est à dire la matière qui le compose.
Hors la matière qui compose un trou noir est contenue dans un volume nul*.

Le rayon de Schwarzschild n'est pas la taille du trou noir. C'est la taille d'une sphère imaginaire aux propriétés plus qu'intéressantes englobant le trou noir.
L'abus de langage serait d'attribuer le rayon de Schwarzschild d'un trou noir à la taille dudit trou noir.


*Lorsque je parle de volume nul. C'est probablement faux. Les théories actuelles de la physique prédisent un volume nul. Physiquement et conceptuellement c'est problématique. Ce volume n'est probablement pas nul, mais en tout cas il est en deçà du domaine d'application de la physique actuelle.
Dans tous les cas il est suffisamment petit pour qu'on puisse le considérer comme nul lorsqu'on l'étudie à grande distance (c'est à dire à quelques longueurs de Planck de distance au moins ^^).

"L’appellation de "trou noir" ne vient pas de sa forme dans la représentation de l'espace-temps comme une nappe en 2D."
Tu ne l'explique pas dans la suite de ton message.

Bah si, en gros je dit qu'on appel ainsi un trou noir car c'est un trou et qu'il est noir...

[Tofix]

Salut S321,

...


Bah si, en gros je dit qu'on appel ainsi un trou noir car c'est un trou et qu'il est noir...

"Astre occlus", paraissait plus parlant, je trouve.

[Xoxopixo]

*Lorsque je parle de volume nul. C'est probablement faux. Les théories actuelles de la physique prédisent un volume nul. Physiquement et conceptuellement c'est problématique. Ce volume n'est probablement pas nul, mais en tout cas il est en deçà du domaine d'application de la physique actuelle.
Dans tous les cas il est suffisamment petit pour qu'on puisse le considérer comme nul lorsqu'on l'étudie à grande distance (c'est à dire à quelques longueurs de Planck de distance au moins ^^).

Merci, j'ai enfin tout compris gràce à vous.
C'est nul, sans l'être, tout en l'étant.
Probablement.
C'est bien d'avoir un avis aussi ingénieux.

[invite2a75fe42]

Trou gravitationnel.

[Zefram Cochrane]

l'intérieur d'un trou noir n'est pas une région stationnaire de l'espace-temps,

Bonjour,

Peut-tu développer cette phrase s'il te plait?

cordialement,
Zefram

[invite375efc54]

Bonjour à tous!
nouveau dans ce forum, j'aurais besoin de votre connaissance pour avoir la réponse à une question que je me pose :
j'ai visionné sur le net une conférance, fort intéressante de Jean Pierre Luminet, sur les trous noirs. Il montrait des simulations obtenues par ordinateur de comment devrait se présenter un trou noir passant derrière une galaxie, derrière un amas ou dans un bras de la Voie Lactée : en produisant un puissant mirage gravitaionnel; ce qui consite aussi en un moyen pour les détecter. Hélas, de ce genre de mirages gravitaionnels, on n'en a jamais vus, affirmait-il. Plus loin il affirmait qu'on est sûr que dans le centre des galaxies actives et à l'origine des quasars il y a avait des trous noirs supermassifs et de montrer des photos de quasars et de galaxies à noyau actif, or la question qui me trouble est la suivante : si au centre de ces galaxies et de ces quasars il y a bien un trou noir, et supermassif de surcroît, pourquoi on ne voit pas les quasars et les galaxies en question sous forme de mirage gravitationnel , entre autre il a montré la photo de la galaxie du sombrero, considérée comme à noyau actif donc ayant en son centre un trou noir supermassif, mais aucune trace de mirage gravitationnel

[Gloubiscrapule]

pourquoi on ne voit pas les quasars et les galaxies en question sous forme de mirage gravitationnel

Le mirage est important proche du rayon de Schwarzschild du trou noir. Autrement dit pour un trou noir supermassif, ça veut dire quelques unités astronomiques. On a déjà du mal à résoudre avec les meilleur télescopes de telle distance sur des distance galactique (dans notre galaxie) alors sur des distances extragalactiques (d'autres galaxies) c'est tout bonnement pas envisageable à l'heure actuelle.

Sur une photo à l'oeil nu c'est encore pire, même avec une image en haute résolution, un pixel fait plusieurs dizaines d'années lumières, soit près d'un million de fois le rayon de Schwarzschild, tu risques pas de voir de mirages!

[Rincevent]

salut

Peut-tu développer cette phrase s'il te plait?

il n'y a pas grand chose à dire de plus : autant il est quasiment correct de considérer que l'extérieur d'un trou noir "âgé" ne dépend pas du temps et ne sera qu'à peine perturbé par la présence d'un tout petit objet qui s'en approche, autant pour l'intérieur d'un trou noir la situation est bien plus complexe. Il ne faut surtout pas s'imaginer l'intérieur comme un "endroit" bien défini dont les propriétés ne changeraient pas avec le temps. L'intérieur change rapidement au cours du temps et sa géométrie dépend de tout ce qui tombe dans le trou noir...

[papy-alain]

Sur une photo à l'oeil nu c'est encore pire, même avec une image en haute résolution, un pixel fait plusieurs dizaines d'années lumières, soit près d'un million de fois le rayon de Schwarzschild, tu risques pas de voir de mirages!

Même pour le télescope spatial Hubble ?

[Gloubiscrapule]

Même pour le télescope spatial Hubble ?

Avec ses 0,1 secondes d'arc de résolution, il pourrait résoudre quelques dizaines d'UA à 100 parsecs maximum, donc on est loin des distances extragalactiques (même pour le trou noir central de notre galaxie il pourrait pas résoudre).

Si on veut résoudre 10 UA à 1Mpc de distance (distance d'Andromède), il faut une résolution de 10^-5 secondes d'arc.

Hubble c'est pas le tout puissant, sa résolution est pas terrible, le VLT c'est déjà mieux avec 10^-3 secondes d'arc.

[papy-alain]

Avec ses 0,1 secondes d'arc de résolution, il pourrait résoudre quelques dizaines d'UA à 100 parsecs maximum, donc on est loin des distances extragalactiques (même pour le trou noir central de notre galaxie il pourrait pas résoudre).

Si on veut résoudre 10 UA à 1Mpc de distance (distance d'Andromède), il faut une résolution de 10^-5 secondes d'arc.

Hubble c'est pas le tout puissant, sa résolution est pas terrible, le VLT c'est déjà mieux avec 10^-3 secondes d'arc.

Il y a quelques mois, Hubble a pris une photo, si je me souviens bien, d'une galaxie située à plus de 13 Mal. La photo semblait relativement nette. J'en déduis que la taille de cette galaxie devait être vraiment énorme, non ?

[invite375efc54]

Le mirage est important proche du rayon de Schwarzschild du trou noir. Autrement dit pour un trou noir supermassif, ça veut dire quelques unités astronomiques. On a déjà du mal à résoudre avec les meilleur télescopes de telle distance sur des distance galactique (dans notre galaxie) alors sur des distances extragalactiques (d'autres galaxies) c'est tout bonnement pas envisageable à l'heure actuelle.

Sur une photo à l'oeil nu c'est encore pire, même avec une image en haute résolution, un pixel fait plusieurs dizaines d'années lumières, soit près d'un million de fois le rayon de Schwarzschild, tu risques pas de voir de mirages!

Merci pour la réponse, mais ayez la patience de me faire saisir ce que je n'arrive pas à saisir : je ne comprends pas : et pourtant on voit plein de galaxies comme des mirages gravitationnels pour d'autres causes que les trous noirs, or si la force de gravitation d'un trou noir est aussi fabuleuse qu'il paraît on devrait davantage le voir, quand même.

[Gloubiscrapule]

Il y a quelques mois, Hubble a pris une photo, si je me souviens bien, d'une galaxie située à plus de 13 Mal.

Disons plutôt dont les photons ont mis 13,2 milliards d'années pour nous parvenir. Elle a un redshift de 10 environ, ce qui fait une distance angulaire d'environ 3 milliards d'années lumière, ce qui correspond à la même distance angulaire qu'une galaxie dont la lumière mettrait 3 milliards d'années à nous arriver (redshift de 0.3).

La photo semblait relativement nette.

Nette est un grand mot, on voit bien les pixels...

J'en déduis que la taille de cette galaxie devait être vraiment énorme, non ?

Sa distance angulaire est petite, ce qui permet de la voir plus grande qu'une galaxie plus jeune, mais si intrinsèquement elle est plus petite.
J'ai évalué à la louche à 2 secondes d'arc son diamètre, ce qui donne une taille d'environ 10kpc, soit 2 fois plus que le grand nuage de magellan. C'est pas très grand, mais pour l'époque c'est énorme!

[S321]

Bonjour,
Avec une résolution de 0,1 seconde d'arc ça fait des pixels de 6,3 al à 13Mal. Une galaxie c'est plus gros que ça.