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Trou noir et représentations



  1. #1
    juan

    Bonsoir!
    J'aurais une question pitet stupide pour un physicien ( je fais des maths)
    Dans la bibliographie,les trous noirs sont souvent représentés comme des entonnoirs (effondrement "sur elle-meme" de naines noires,c'est ca?)
    mais si je me souviens bien,il y a une propriété quelconque d'isotropie de l'univers,un truc comme ca( vous avez le droit de me taper dessus si je dis une connerie),alors ne devrait -on pas plutot le représenter par une "sphère", sans orienter particulièrement la déformation de l'espace-temps?
    Merci pour vos réponses.

    -----

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  4. #2
    Jeremy

    la forme "enteonnoir" c'est une projection, il manque une dimension d'espace. le phénomène est 4d, on le projète sur 2d d'espace plus celle du temps = 3d.

  5. #3
    juan

    salut jerremy!
    tu veux dire 2d espace=cercle
    + temps = "perspective","fuite" de ce cercle dans le temps?(= entonnoir)
    rogntudju...quel est l'intérêt de cette représentation?(aucun?c'est juste une description différente ?)

  6. #4
    Jeremy

    Bah l'interet c'est de représenter l'espace temps sur une feuille. 4d à dessiner c'est pas top. Donc y'a pas le choix.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #5
    juan

    merci![/i]

  9. #6
    astropierre

    Oui, tu as raison.
    De par le fait que la gravité est une force radiale, l'horizon du trou noir est bien une sphère...

    On en a discuté un peu dans cette précédente discussion avec Clémenton

    http://forums.futura-sciences.com/vi...f5aed6d6a0d8fb

    la "cuvette" représente la déformation d'un pseudo trou noir dans un univers simplifié à 2 dimensions, plat comme une nappe de table...
    Pour bien comprendre cette représentation, il faut s'imaginer DANS cet univers-2D...
    En fait, on ne verrait pas cette deformation, on en ressentirait juste les effets, et on appelerai ca "gravité", comme ce qui se passe dans notre univers réel...

    C'est juste une image

    Et de meme que dans ce 2D-Univers, le trou noir serait vu comme un cercle entourant un truc bizarre, dans le notre, c'est bien une sphere entourant un truc bizarre (pour ne pas parler de singularité )

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  11. #7
    invite78632345678

    Salut!!

    Oui, vas sur le forum de discussion qu'astropière t'a donné, comme ça, tu verras un peu mes erreurs sur la représentation graphique d'un trou noir et tu pourras éviter de les refaire.
    Je me l'imaginais comme un puit gravitatonnel, hors ce puit n'est qu'une représentation bidimentionnelle pour simplifier un peu le phénomène qui est en fait une sphère.

    J'ai trouvé quelques infos à ce sujet :
    Un trou noir se représente donc comme une sphère qui est entourée d'un disque trés brillant formé par la matière surchauffée. Ceci c'est sa vraie forme, celle que les astrophysiciens supposent, mais elle est totalement invisible aux êtres humains, et n'existe donc qu'en téhorie à nos yeux, mais elle est pourtant bien réelle.
    Je m'explique : Si on se trouvait devans un trou noir, les rayons lumineux issus du disque seraient fortement déviés lorsqu'ils passeraient à proximité à cause de la gravitation. Or, pour un observateur, la lumière est censée se propager en ligne droite, et du coup, le cerveau reconstitue une image déformée du trou noir et de son anneau. On pourraient donc voir la partie arrière du disque qui est normalement masquée par le trou noir, et le dessous du disque, invisble à priori, apparaitrait.

    Ce n'est peut-être pas trés clair pour vous, mais c'est diffiçile d'expliquer sans schéma.

    Pour résumer, on ne verrait qu'un mirage d'un trou noir.

  12. #8
    juan

    Salut!
    C'est un peu ballot d'avoir raté le message précédent qui traite largement de ce sujet! ops:

    astropierre->c'est vrai que le passage en 2d facilite le passage en 3d,merci pour l'image!

    clémenton->
    Un trou noir se représente donc comme une sphère qui est entourée d'un disque
    ce serait pas plutot,"dans ton sens", un disque entouré d'un cercle?
    En ce qui concerne la "discussion optique" qui suit,je pige ou tu veux en venir ,il ya un hors-série de science et avenir qui en traite exclusivement,mais je dois avouer que j'ai été assez vite largué...
    merci pour vos renseignements...

  13. #9
    Jeremy

    Il veut dire le trou noir est sphérique "en vrai", le disque ca doit être le disque d'accrétion.

  14. #10
    astropierre

    Citation Envoyé par Jeremy
    Il veut dire le trou noir est sphérique "en vrai", le disque ca doit être le disque d'accrétion.
    exact :P

  15. #11
    invite78632345678

    Il veut dire le trou noir est sphérique "en vrai", le disque ca doit être le disque d'accrétion.
    Salut!!

    Oui, c'est bien ce que voulais dire.

  16. #12
    astropierre

    Citation Envoyé par clémenton
    Je m'explique : Si on se trouvait devans un trou noir, les rayons lumineux issus du disque seraient fortement déviés lorsqu'ils passeraient à proximité à cause de la gravitation. Or, pour un observateur, la lumière est censée se propager en ligne droite, et du coup, le cerveau reconstitue une image déformée du trou noir et de son anneau. On pourraient donc voir la partie arrière du disque qui est normalement masquée par le trou noir, et le dessous du disque, invisble à priori, apparaitrait.

    Ce n'est peut-être pas trés clair pour vous, mais c'est diffiçile d'expliquer sans schéma.

    Pour résumer, on ne verrait qu'un mirage d'un trou noir.



    C'est tout à fait ça... c'est meme l'un des aspects les plus rigolo, avec un trou noir...

    Tenez, voici un trou noir entouré d'un disque d'accrétion parfaitement circulaire et plat (comme les anneaux de saturne)
    Eh bien on voit parfaitement l'effet cité par clémenton...
    Comme la lumière a une trajectoire courbe pres d'un trou noir, il est toujours un rayon qui provient de l'autre coté du trou noir et qui arrive qd meme à nos yeux, nous permettant en permanence de voir toutes les faces du disque en même temps, et ce, où que l'on soit autour du trou noir.

    Voici le lien

    Ici, on orbite autour du trou noir suivant une orbite polaire

    http://astro.estec.esa.nl/SA-general...k_hole_500.mpg

    Superbe, non ?

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  18. #13
    astropierre

    Vous constaterez qu'on a même simulé l'effet Doppler dû à la rotation du disque...


    c'est beau...



  19. #14
    lu

    Oui, c'est magnifique!! Et puis ça colle avec les observations je crois...

  20. #15
    lu

    Je me pose une question au sujet de la courbure de l'espace autour d'un trou noir: en théorie elle est infinie (c'est l'histoire du "trou" dans la trame 2D)
    Pourtant j'ai du mal à admettre ça.
    Se pourrait-il qu'elle soit juste très très importante? Qu'est ce que ça changerait au niveau des observations?

  21. #16
    astropierre

    Citation Envoyé par lu
    Oui, c'est magnifique!! Et puis ça colle avec les observations je crois...
    Ah ben là, on ne peut pas etre plus près de ce qure l'on verrait réellement si on tournait en orbite autour d'un trou noir muni d'un disque...

  22. #17
    invite78632345678

    Salut!!

    La vidéo d'astropierre est vraiment bien faite, et c'est exactement ce que j'essayais d'expliquer, alors si quelqu'un n'a rien compris à mes explications, qu'il aille jeter un oeil sur cette vidéo, et il fera directement le lien!!

  23. #18
    astropierre

    Citation Envoyé par lu
    Je me pose une question au sujet de la courbure de l'espace autour d'un trou noir: en théorie elle est infinie (c'est l'histoire du "trou" dans la trame 2D)
    Pourtant j'ai du mal à admettre ça.
    Se pourrait-il qu'elle soit juste très très importante? Qu'est ce que ça changerait au niveau des observations?

    Attention...
    La courbure de l'espace-temps ne fait que TENDRE vers l'infini au fur et à mesure que l'on s'approche de l'horizon du trou noir...
    L'infini n'est qu'une limite...

    Et même...
    En fait, dès qu'on a des infinis, en physique, ca signifie en général que la théorie dont on se sert n'est pas tout à fait l'idéale et qu'il faut la changer un peu, la faire évoluer vers un modèle plus cohérent, pour éliminer ces infinis.
    C'est pourquoi on appelle "l'intérieur" du trou noir une "singularité", ce qui signifie simplement qu'on ne sait pas le décrire correctement avec la théorie dont on dispose.

    L'infini n'est pas à prendre au pied de la lettre, il nous montre juste les limites de notre compréhension actuelle...

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  25. #19
    invite78632345678

    Je me pose une question au sujet de la courbure de l'espace autour d'un trou noir: en théorie elle est infinie (c'est l'histoire du "trou" dans la trame 2D)
    Salut!!

    Non, si tu parles de la profondeur du puit gravitationnel, il n'est pas infini.
    Si tu dépasses l'horizon des évènements, tu pourrais te retrouver dans un univers parrallèle, mais à ce moment là, ce serait un trou de vers (c'est une "famille" de trou noir).

  26. #20
    lu

    Bon, c'est ce que je voulais entendre.
    Mais si la courbure est finie, les "trous de ver" ne peuvent pas exister? (ou je mélange tout peut être...)

  27. #21
    astropierre

    Citation Envoyé par lu
    Bon, c'est ce que je voulais entendre.
    Mais si la courbure est finie, les "trous de ver" ne peuvent pas exister? (ou je mélange tout peut être...)
    Ca, si je puis me permettre, ce sont des jeux mathématiques, normalisés avec une théorie poussée presque au delà de ses limites, et à laquelle, à ce niveau, on peut tout faire dire...
    Le plus sage, à mon avis, est de ne pas s'enflammer sur cet "inter-horizon" qui reste encore, c'est sûr, bien au delà de ce que nous pouvons comprendre...
    Patience...

  28. #22
    lu

    Oui... je reconnais la parole d'un sage sage... :P

    Il faut croire que les trous noirs attirent même les rêves!

  29. #23
    astropierre

    Citation Envoyé par lu
    Oui... je reconnais la parole d'un sage sage... :P

    Il faut croire que les trous noirs attirent même les rêves!

    Que c'est joliment dit
    Je reconnais la parole d'un poête poête

  30. #24
    juan

    clémenton->grace à pierre et à son animation,ca m'a remis un peu les choses en tete ,et c'est vrai que ton explication apparait du coup limpide...bon,j'ai plus qu'a retrouver ce hors-série et m'y remettre.
    bonne nuit !

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  32. #25
    Rincevent

    La courbure de l'espace-temps ne fait que TENDRE vers l'infini au fur et à mesure que l'on s'approche de l'horizon du trou noir...
    L'infini n'est qu'une limite...
    la courbure reste finie sur l'horizon du trou noir (si on choisit un systeme de coordonnees non-pathologique). En revanche, au centre du trou noir, elle est reellement infinie. En tous cas si on reste dans le cadre de la relativite generale et ne cherche pas a mettre des corrections quantiques.

    C'est d'ailleurs un des arguments qui prouve que la description complete et propre des trous noirs passe par la gravitation quantique: comme le dit astropierre

    dès qu'on a des infinis, en physique, ca signifie en général que la théorie dont on se sert n'est pas tout à fait l'idéale et qu'il faut la changer un peu, la faire évoluer vers un modèle plus cohérent, pour éliminer ces infinis.
    c'est pourquoi on appelle "l'intérieur" du trou noir une "singularité", ce qui signifie simplement qu'on ne sait pas le décrire correctement avec la théorie dont on dispose.
    la singularite est le point central du trou noir. A l'interieur de l'horizon (sauf en ce point central), les choses gardent des valeurs finies. Le seul probleme (pour nous) c'est qu'elles sont "causalement coupees" de notre monde. Ce qui veut juste dire que rien provenant de la-bas (l'interieur du trou noir) ne peut nous parvenir. On ne peut donc pas raisonnablement en parler (sauf en jouant avec des theories plus "riches" que la relativite generale).

    Non, si tu parles de la profondeur du puit gravitationnel, il n'est pas infini.
    le puit (qui n'est juste qu'une representation graphique de la courbure de l'espace) est infini puisqu'au centre (a la singularite) la courbure est infinie.

    Si tu dépasses l'horizon des évènements, tu pourrais te retrouver dans un univers parrallèle, mais à ce moment là, ce serait un trou de vers (c'est une "famille" de trou noir).
    pas tout a fait. Pour obtenir un trou de vers, il faut mettre ensemble un trou noir (qui absorbe tout ce qui passe a cote de lui) et un trou blanc qui est une solution symetrique: un truc qui crache tout loin de lui (courbure infinie positive a la singularite). L'idee est que si on franchit la singularite centrale d'un trou noir, certains pretendent que l'on peut imaginer ressortir par la singularite centrale d'un trou blanc... par une sorte "d'anti-puit" (qui ressemblerait donc a un pic infini). Enfin, ca c'est l'idee de base. Apres y'a des nuances suivant comment on "colle" ensemble les deux concepts: le trou de vers est une solution des equations d'Einstein et ca s'obtient pas juste en collant ensemble deux solutions. Autres problemes: un trou de vers a tendance a s'effondrer tres tres vite tout en broyant celui (ou celle) qui voudrait essayer de le franchir...

    m'enfin, c'est pas genant pour certaines personnes: y'en a qui ont meme imagine faire une machine a remonter le temps a l'aide d'un trou de vers dont on ferait tourner le trou blanc autour du trou noir...

    si je me souviens bien, le sujet a deja ete aborde sur le forum et la ref a un book de Thorne sur le sujet a deja ete donnee (me rappelle plus le titre, y'a du "trou de vers" et du "ondes gravitationnelles" dedans il me semble)

  33. #26
    invite78632345678

    pas tout a fait. Pour obtenir un trou de vers, il faut mettre ensemble un trou noir (qui absorbe tout ce qui passe a cote de lui) et un trou blanc qui est une solution symetrique: un truc qui crache tout loin de lui (courbure infinie positive a la singularite). L'idee est que si on franchit la singularite centrale d'un trou noir, certains pretendent que l'on peut imaginer ressortir par la singularite centrale d'un trou blanc... par une sorte "d'anti-puit" (qui ressemblerait donc a un pic infini).
    Salut!!

    Là, tu m'aprends un truc! :P
    Je ne connaissais pas les trous blancs, mais reste quand même qu'ils se situent dans des univers parrallèles, et qu'ils sont la suite du trou noir (ils se toucheraient par la pointe). Non?
    Dans ce cas, il y aurait des univers qui ne comporteraient que des trous noirs (comme le notre), et d'autres qui ne comporteraient que des trous blancs?? :?
    Et on pourrait communiquer grâce à ça.

    Je dois me tromper (pardonnez-moi) , mais j'imagine les trous de ver comme un truc où l'entrée serait un trou noir, et la sortie, un trou blanc.
    Qu'est-ce-que vous en pensez?

  34. #27
    Rincevent

    mais reste quand même qu'ils se situent dans des univers parrallèles, et qu'ils sont la suite du trou noir (ils se toucheraient par la pointe). Non?
    les trous noirs n'ont pas necessairement de fin en forme de trous blancs... quant à ces derniers, on peut les imaginer dans le même univers que nous sans problèmes... si ce n'est que l'on n'a aucune idée de la "façon astrophysique" de les construire... ce qui est un peu génant quand même...

    Dans ce cas, il y aurait des univers qui ne comporteraient que des trous noirs (comme le notre), et d'autres qui ne comporteraient que des trous blancs??
    pas necessairement, mais rien n'interdit de l'imaginer... si ce n'est que l'on ne sait pas "fabriquer" un trou blanc comme je l'ai déjà dit...

  35. #28
    Jeremy

    Dans certains modèles biunivers (valide ou pas), lorsqu'une étoile s'effondre avec une masse superieur à la mase critique un passage se créé "brièvement" entre les 2 univers et la masse est transférée jusqu'à ce que le "trou noir" se referme.

  36. #29
    astropierre

    Je ne connaissais pas les trous blancs, mais reste quand même qu'ils se situent dans des univers parrallèles, et qu'ils sont la suite du trou noir (ils se toucheraient par la pointe). Non?
    Dans ce cas, il y aurait des univers qui ne comporteraient que des trous noirs (comme le notre), et d'autres qui ne comporteraient que des trous blancs?? :?
    Et on pourrait communiquer grâce à ça.

    Je dois me tromper (pardonnez-moi) , mais j'imagine les trous de ver comme un truc où l'entrée serait un trou noir, et la sortie, un trou blanc.
    Qu'est-ce-que vous en pensez?

    En fait, l'hypothese la plus souvent reprise dans les films de science fiction (par exemple), suppose que le trou noir ET le trou blanc se trouvent tous deux dans notre univers, constituant en celà un raccourci entre deux points extrêmement éloignés.
    Etudions ensemble ce cas (et brisons quelques rêves... gniark!!!! )

    Revenons à notre bon vieux 2D-Univers dont nous sommes maintenant habitué ( ).
    Et on va supposer que cet univers est replié en deux feuillets parallèles comme sur cette image:

    http://athene.as.arizona.edu/~lclose...2/wormhole.jpg

    Bien sûr, les 2D-bonhommes qui habitent ce 2D-univers ne "voient" pas cette pliure puisqu'ils sont "inscrits" dans la trame bidimentionnelle de leur univers et se "tordent" en même temps que lui... Pour eux, leur univers est plat comme une nappe de table et Vega est loin devant, à 26 années-lumière d'eux...

    Si maintenant, il y a un système trou-noir-trou-blanc juste à côté comme indiqué sur le schéma, ils peuvent aller de chez eux à Vega en parcourant 2 kilomètres au lieu de 26 années lumières, ce qui, vous me l'accorderez, est un sacré raccourci...

    Bien sûr, eux, piégés dans leur 2D-univers, ne visualiseraient pas comment on peut en 2 km aller à un point qui se trouve à 26 a.l. de là, puisqu'ils sont incapables de " s'extraire" de leur univers et de voir qu'en réalité, véga se trouve juste à côté, mais dans une direction que leur 2D-cerveau ne peut même pas imaginer...

    Bien... Donc, tout le monde est d'acord, cela constitue un fantastique progrès pour ces 2D-humains ! (et certainement la ruine à court terme de leur 2D-économie-des-transports-interstellaires )


    Eh bien PAS DU TOUT !!!!!

    En général, les films oublient un truc trèèèès important...
    Ce sont les effets relativistes du passage près d'un trou noir.
    En effet, la relativité générale nous dit que plus un observateur se trouve dans un champ de gravité intense, et plus son temps propre ralentit, par rapport à un observateur extérieur, non soumis à cette gravité...
    Kesskessassignifie ?

    Eh bien que plus le voyageur va s'approcher du trou noir, plus un observateur extrérieur le verra se mouvoir lentement, puis très lentement, et enfin si lentement qu'il semblera presque immobile.
    C'est ce qu'on appelle l'effet de " gel temporel"
    Et les calculs montrent que l'horizon du trou noir est une "asymptote temporelle"... plus on s'en approche, plus le temps s'étire, et moins le voyageur bouge vite...
    Et SUR l'horizon, qu'en fait on n'atteint jamais (on est toujours pas dans le trou noir, hein...), le temps s'étire à l'infini et le gel temporel est cette fois total...

    Autrement dit, on a plus vite fait d'aller d'ici à Vega en bicyclette, on mettra toujours infiniment moins de temps que si on emprunte un trou noir...
    Si ce système trou-noir-trou-blanc est un extraordinaire raccourci SPATIAL, c'est par contre le pire raccourci TEMPOREL qui soit...

    ... et notre économie du transport est sauvé, au grand soulagement des banquiers de ce monde (comme quoi, vous voyez, l'astrophysique touche tous les domaines... )

    ...
    ...
    ...


    Bon, j'en vois, au fond de la salle, qui ne semblent pas convaincus.
    Ils me lancent :
    "Oui, bon... un observateur extérieur voit le voyageur bouger de moins en moins vite et se "geler" dans le temps, mais du point de vue du voyageur, lui, qu'est-ce qu'il ressent ? "
    Bonne question...
    Merci de l'avoir posée...

    Oubions qu'il se fera "spaghettiser par les extraordinaires forces de marées du trou noir, c'est pas ce qui nous intéresse... On dira qu'il vit quand même, pour notre expérience...

    Eh bien de la même manière qu'un observateur extérieur croira son temps normal, et celui du voyageur ralenti,
    le voyageur, lui, verra SON temps normal, mais par contre, le temps à l'extérieur va sembler accélérer de plus en plus, au fur et à mesure qu'il s'approche de l'horizon...
    Pour lui, il s'approche du trou noir normalement, mais à l'extérieur, il voit la terre tourner, puis foncer comme un bolide, la seconde suivante, c'est le Soleil qui meurt, la seconde qui suit, il voit la Galaxie tourner sur elle-même, et tout va de plus en plus vite jusqu'à ce qu'en théorie, la vie entière de l'univers passe en un instant, au moment où il franchit l'horizon...
    Donc quoi qu'il se passe quand il ressort (si ca a encore une signification), là encore, on arrive à la conclusion qu'il aurait mieux fait d'aller en tricycle jusqu'à Vega, il serait allé plus vite...

    Donc, évitez les trous noir pour les raccourcis... c'est pas le top...



    PS ceux qui ont eu le courage de tout lire (loués soient-ils) me demanderont peut être : "Mais alors, c'est l'observateur qui accélère ou le voyageur qui ralentit ?" eh bien ça dépend d'où vous observez la scène... c'est celà, la Relativité... les évènements ne se déroulent pas de la même manière suivant l'endroit d'où vous les observez...


    rigolo, non ?

  37. #30
    invite78632345678

    Re-salut!!

    Tiens, ouvres grand tes mirettes (comme le fait si bien ce smile) et lis un peu ça :

    L'un des moyens pour voyager dans le temps, en téhorie, serait un trou de ver, sorte de tunnel cosmique construit dans des matériaux mystèrieux pour relier différentes régions de l'espace-temps. Comme dans un trou noir, le temps dans un trou de ver ralentit avnt de s'arrêter et les lois de l'univers ne s'appliquent plus. Si toutefois ce tunnel restait ouvert assez longtemps, il serait possible d'en sortir.

    J'ai trouvé ça dans un bouquin, mais comme tu peux le voir, dans cette explication de trou de ver, il n'est pas question de trou blanc, ni de trou noir, il semblerait que ce soit en fait un trou bien particulier qui présente un peu les effets d'un trou noir.
    Mais ces trous de ver n'existeraient, que si l'espace-temps est courbé.
    Un trou de ver serait alors un raccourci entre 2 régions semblant éloignées.

    Donc, peut-être que ces fameux trou de ver, ne soient pas causés par des trous noirs et des trous blancs, ni n'aient de relations avec eux comme je l'imaginais, mais soient des trous bien à part, et encore inconnus.

    Ou peut-être qu'il n'existent tout simplement pas

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