Les trous noirs
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Les trous noirs



  1. #1
    invitec4527f1e

    Les trous noirs


    ------

    Bonsoir
    Les trous noirs ont toujours un potentiel de lumière absorbée, est elle constante? sans vitesse ou propagation là-dedans?
    Je me suis dite que si la lumière se propage là dedans il y aura forcément de l'énergie, en appliquant E=mc² ce devrait être de très grande valeur, la dépense ils? Comment?pourquoi ne s'autodétruisent ils pas avec?Encore plus pourquoi n'absorbent ils pas la lumière du soleil? (Merci)

    -----

  2. #2
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : Les trous noirs

    Citation Envoyé par CyrellWires Voir le message
    Bonsoir
    Les trous noirs ont toujours un potentiel de lumière absorbée, est elle constante? sans vitesse ou propagation là-dedans?
    Je me suis dite que si la lumière se propage là dedans il y aura forcément de l'énergie, en appliquant E=mc² ce devrait être de très grande valeur, la dépense ils? Comment?pourquoi ne s'autodétruisent ils pas avec?Encore plus pourquoi n'absorbent ils pas la lumière du soleil? (Merci)
    Il n'y a pas de limite à l'énergie absorbée par un trou noir. La conséquence en est simplement que leur masse augmente, ainsi que la surface de l'horizon et éventuellement leur vitesse de rotation.

    La cohésion du trou noir est assurée par le champ de gravitation, et tout apport d'énergie ne fait que renforcer ce champ.

    Si une bombe explose dans une étoile cad si un processus transforme une énergie potentielle nucléaire ou chimique en chaleur, cette chaleur va générer une pression qui est capable de jouer contre la gravité, l'enveloppe de l'étoile va augmenter de rayon, et si l'apport est trop important (dans le cas d'une supernova par exemple) une partie de l'enveloppe va être éjectée au loin : l'étoile peut littéralement exploser. Mais pas un trou noir. Dans les équations de la relativité générale, la pression est une source de gravité. Cette source est négligeable devant la masse et l'effet antagoniste l'emporte dans le cas d'une étoile. Mais dans le cas d'un trou noir, par définition n'importe quelle onde de pression, même se propageant à la vitesse de la lumière est incapable de propager vers la surface, de la même façon que si tu jettes un caillou dans l'eau d'une rivière au courant très rapide, les ondes concentriques qui se propagent sur l'eau de vont pas être capable de remonter le courant. L'onde de pression de l'explosion est entraîné avec l'espace temps vers le centre où elle finit sa course, comme les rond dans l'eau dans un chute d'eau et rien ne sera visible de l'extérieur.

    Les seuls processus dissipatifs, c'est à dire qui permettent à un trou noir de restituer de l'énergie à l'extérieur sont le processus de Penrose pour un trou noir en rotation, l'émission d'ondes gravitationnelles pour un trou noir dont l'horizon s'écarterait d'une symétrie de révolution et le rayonnement de Hawking, inversement proportionnel au carré de sa masse.

    Le processus de Penrose nécessite une configuration assez complexe à mettre en oeuvre et en pratique il ne joue pas de rôle connu en astrophysique. L'émission d'ondes gravitationnelles est un processus transitoire et n'est notable qu'en cas de fusion du trou noir avec un gros objet (de préférence lui même compact pour que l'effet soit notable) et le rayonnement de Hawking est négligeable pour des trous noirs astrophysiques. Donc au bilan, les trous noirs astrophysiques sont des coffres fort bien fermés.
    Dernière modification par Gilgamesh ; 17/01/2015 à 17h36.
    Parcours Etranges

  3. #3
    invite4ed601e6

    Re : Les trous noirs

    la lumière n'a pas de masse elle échappe litéralement auvchamp gravitationnel d'un trou noir si non la lumiére serait déviée par le champ gravitationnel de la terre.

  4. #4
    Zefram Cochrane

    Re : Les trous noirs

    Bonjour,

    La lumière n'a pas de masse ET elle peut être dévié par le champ de gravitation d'un astre comme la Terre.
    je peux croire que je sais, mais si je sais que je ne sais pas, je ne peux pas croire

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    mach3
    Modérateur

    Re : Les trous noirs

    la lumière n'a pas de masse elle échappe litéralement auvchamp gravitationnel d'un trou noir si non la lumiére serait déviée par le champ gravitationnel de la terre.
    c'est pourtant le cas, la lumière est déviée par un champ gravitationnel, mais il faut que ce champ soit très fort, sinon impossible de s'en rendre compte.

    Restons Newtonnien pour faire simple (ça donnera un ordre de grandeur mais si c'est inexact) et considérons un rayon lumineux qui traverse la pièce à l'horizontal. On va dire que la pièce fait 3 mètres de large, donc le rayon la traverse en 10 nanosecondes. Supposons que les photons composant la lumière tombent de la même manière que tous les autres corps (*), au vu de l'accélération de la pesanteur, qui vaut 10m/s², en 10 nanoseconde, la vitesse de chute des photons n'est que de 0,1µm/s! il est donc impossible de dire si la lumière tombe ou pas car l'effet est trop faible et non mesurable.

    Pour vérifier si la lumière tombe, il faut un corps qui exerce une gravité beaucoup plus forte, comme une étoile, notre soleil par exemple. Et on a bel et bien constaté que le soleil courbe les rayons lumineux (expédition de Eddington, 1919) , de pas grand chose certes, mais suffisamment pour qu'on puisse le mesurer.
    Cette courbure des rayons lumineux ne s'explique cependant pas avec la théorie de Newton (elle donne une courbure différente de celle qu'on a mesuré, d'un facteur 2), mais avec la relativité générale d'Einstein.

    m@ch3

    *: on peut en effet noter qu'en mécanique classique, l'accélération subit par un corps soumis uniquement à la gravitation est totalement indépendante de son poids, on peut alors faire l'hypothèse raisonnable que même un corps sans masse tombe de la même manière.
    Never feed the troll after midnight!

  7. #6
    invitec4527f1e

    Re : Les trous noirs

    La lumière n'a pas de masse?
    A vos sens si je comprends bien avec une vitesse assez grande la notion de masse se volatilise, est-ce vraiment vrai?!(Ce qui m'est encore trop fastidieux c'est de comprendre la définition de la masse XD)
    Au fait que pensez vous de l'expérience mentale d'Einstein, celle du prisonnier qui à force de trop penser à l'évasion se trouve par la fin en dehors de la prison.

  8. #7
    invitec4527f1e

    Re : Les trous noirs

    Se peut il qu'un jour leurs masses deviennent assez grande que celle de la terre?!

  9. #8
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : Les trous noirs

    Citation Envoyé par CyrellWires Voir le message
    La lumière n'a pas de masse?
    Elle a une masse nulle.

    A vos sens si je comprends bien avec une vitesse assez grande la notion de masse se volatilise, est-ce vraiment vrai?!(Ce qui m'est encore trop fastidieux c'est de comprendre la définition de la masse XD)
    Non la masse ne dépend pas de la vitesse. C'est une caractéristique intrinsèque de la particule.

    Par contre seules les particules de masse nulle peuvent être mesurées à c, et elles ne peuvent être mesurée qu'à c (pour une propagation dans le vide).

    Au fait que pensez vous de l'expérience mentale d'Einstein, celle du prisonnier qui à force de trop penser à l'évasion se trouve par la fin en dehors de la prison.
    Jamais entendu parlé. D'où est ce que ça vient ?
    Parcours Etranges

  10. #9
    illusionoflogic

    Re : Les trous noirs

    Bonjour Gilgamesh

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    Jamais entendu parlé. D'où est ce que ça vient ?
    C'est Paulus, un disciple de Giordano Bruno qui croupit dans un cachot et qui défendait la théorie atomiste (en fait c'est romancé dans une nouvelle d'Etienne Klein, je l'ai lu).
    ça vulgarise entre autre l'effet tunnel, les probabilité même faible sur un grand "nombre d'atomes" sur une longue période, en combinatoire, permettrait en théorie de jouer au passe-murailles et même d'être englouti par le sol, un peu comme les atomes d'un gaz dans un système isolé peuvent au bout d'un temps certain (10beaucoup s) se retrouver dans un coin du cube qui lui sert de prison et c'est un paradoxe mais "l'état possible" à une durée extrêmement brève par rapport au temps nécessaire sans perturbation autre (Démon de Maxwell) pour éviter de violer le second principe de thermo ou la conservation de l'énergie (Indétermination de Heisenberg et étalement temporospatial de la fonction d'onde)

    Voilà
    Lisez mes propos. Je suis pas là.

  11. #10
    mach3
    Modérateur

    Re : Les trous noirs

    rien à voir avec Einstein ni avec le sujet du fil donc...

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  12. #11
    ansset
    Animateur Mathématiques

    Re : Les trous noirs

    oui, ça dérive un peu !
    je suis d'accord, alors que le sujet de base était pour ma part intéressant.
    y'a quelque chose qui cloche là dedans, j'y retourne immédiatement !

  13. #12
    Olivzzz

    Re : Les trous noirs

    Citation Envoyé par mach3 Voir le message
    *: on peut en effet noter qu'en mécanique classique, l'accélération subit par un corps soumis uniquement à la gravitation est totalement indépendante de son poids, on peut alors faire l'hypothèse raisonnable que même un corps sans masse tombe de la même manière.
    Bonjour (ou bonsoir, plutôt!),

    On m'a appris que la force d'attraction gravitationnelle entre 2 corps vaut G * (Ma * Mb)/d^2. Si la masse d'un photon est effectivement nulle, Ma ou Mb vaut donc zéro et de fait, la force d'attraction vaut zéro également. Dès lors j'avoue ne pas comprendre comment la lumière peut être déviée par un corps même très massif, à moins que les photons aient tout de même une masse même très petite.

    Par ailleurs le photon étant le vecteur de la force électromagnétique, il est un quanta d'énergie et si on lui applique la formule E=mc2, il devrait en résulter une masse car à masse nulle, même une infinité de photons ne transporteraient pas plus d'énergie qu'un seul.

    Ou alors un truc m'échappe ce qui est probable.

  14. #13
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : Les trous noirs

    Citation Envoyé par Olivzzz Voir le message
    Bonjour (ou bonsoir, plutôt!),

    On m'a appris que la force d'attraction gravitationnelle entre 2 corps vaut G * (Ma * Mb)/d^2. Si la masse d'un photon est effectivement nulle, Ma ou Mb vaut donc zéro et de fait, la force d'attraction vaut zéro également. Dès lors j'avoue ne pas comprendre comment la lumière peut être déviée par un corps même très massif, à moins que les photons aient tout de même une masse même très petite.
    La formule de Newton ne fonctionne pas ici, effectivement, si tu remplace Ma ou Mb par 0. (*)


    Par ailleurs le photon étant le vecteur de la force électromagnétique, il est un quanta d'énergie et si on lui applique la formule E=mc2, il devrait en résulter une masse car à masse nulle, même une infinité de photons ne transporteraient pas plus d'énergie qu'un seul.

    Il a une équivalence masse - énergie, mais la bonne formule de l'énergie relativiste, ce n'est pas :

    E=mc2

    mais

    E2=m2c4 + p2c2

    Avec
    m la masse
    p la quantité de mouvement classique (la composante spatiale du quadri vecteur énergie impulsion)
    c la vitesse de la lumière

    pour un corps massif au repos p=0 et E=mc2
    pour un photon m=0 et E = pc, ce qui permet de définir une impulsion (une quantité de mouvement) p=E/c aux photons.



    (*) A noter qu'en physique pré-relativiste on faisait quand même l'hypothèse que la lumière était déviée par les corps massifs. Une des hypothèse concernant la lumière était qu'elle était formé de corpuscule (hypothèse de Newton). On ignorait la masse de ces corpuscule bien sûr, mais le point est que selon la loi de Newton, tous les corps chutent à la même vitesse. On pouvait en conclure de la sorte que la lumière était déviée par la présence des masse. Et le calcul de cette déviation, détaillé par mach3 sur ce fil, donne juste la moitié de la bonne valeur.
    Dernière modification par Gilgamesh ; 20/02/2015 à 06h00.
    Parcours Etranges

  15. #14
    mach3
    Modérateur

    Re : Les trous noirs

    On m'a appris que la force d'attraction gravitationnelle entre 2 corps vaut G * (Ma * Mb)/d^2. Si la masse d'un photon est effectivement nulle, Ma ou Mb vaut donc zéro et de fait, la force d'attraction vaut zéro également. Dès lors j'avoue ne pas comprendre comment la lumière peut être déviée par un corps même très massif, à moins que les photons aient tout de même une masse même très petite.

    Par ailleurs le photon étant le vecteur de la force électromagnétique, il est un quanta d'énergie et si on lui applique la formule E=mc2, il devrait en résulter une masse car à masse nulle, même une infinité de photons ne transporteraient pas plus d'énergie qu'un seul.

    Ou alors un truc m'échappe ce qui est probable.
    le fait est qu'il y a triche, c'est un bricolage pour montrer que la mécanique Newtonnienne n'interdit pas fondamentalement à la lumière de "tomber". La force gravitationnelle dépend des masses et il est vrai qu'elle est nulle pour un objet de masse nulle, seulement, que nous dit la 2e loi de Newton? que F=ma, si F et m sont toutes deux nulles, alors l'accélération est une indéterminée, elle peut prendre n'importe quelle valeur. Vu dans l'autre sens, l'accélération de la pesanteur, g, qui est l'accélération ressenti par un corps dans un champ gravitationnelle ne dépend pas de la masse de ce corps (c'est GM/r² avec M la masse source du champ). La question que l'on peut se poser, c'est est-ce que l'expression de g dérive de celle de la force ou l'inverse? Dans le premier cas, on doit diviser la force par la masse m du corps pour obtenir la valeur de g, opération illégale si m est nulle, dans le deuxième cas, il n'y a pas de problème : tout corps est soumis à l'accélération g et si on veut connaitre la force que cela représente, alors on multiplie par la masse du corps, si elle est nulle, la force est nulle, il n'y a pas d'opération illégale. Ce dilemme seul l'expérience peut le trancher.
    Et elle tranche en faveur d'une "chute" de la lumière, mais pas avec la valeur attendue... La véritable explication de la trajectoire courbe de la lumière au voisinage des masses relève de la relativité générale : tous les objets suivent le chemin le plus court dans un espace courbe (c'est une droite dans un espace plat, mais une courbe, appelée géodésique, dans un espace courbe) et cette courbure est due à l'énergie et à la quantité de mouvement, et donc à la masse (c'est une conséquence, la masse dérivant de l'énergie et de la quantité de mouvement. Un objet sans masse courbe aussi l'espace, il suffit juste qu'il possède de l'énergie et une quantité de mouvement, c'est le cas des particules de masse nulle se déplaçant à c, comme le photon). Pour de faibles vitesses relatives et de faibles champs, les trajectoires obtenues se trouvent correspondre à celle de la mécanique classique.

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  16. #15
    Andrei2010

    Re : Les trous noirs

    Citation Envoyé par CyrellWires Voir le message
    Se peut il qu'un jour leurs masses deviennent assez grande que celle de la terre?!
    Les masses de qui/quoi ?

  17. #16
    Andrei2010

    Re : Les trous noirs

    Citation Envoyé par la_gravitation04 Voir le message
    la lumière n'a pas de masse elle échappe litéralement auvchamp gravitationnel d'un trou noir
    Malgré sa masse nulle, la lumière ne peut s'échapper (ni littéralement, ni mathématiquement, ni physiquement, ni géographiquement...) d'un trou noir. C'est même la raison pourquoi ça s'appelle "trou noir"...

    Citation Envoyé par la_gravitation04 Voir le message
    si non la lumiére serait déviée par le champ gravitationnel de la terre.
    La lumière est déviée par tous les champs gravitationnels. La gravité est une déformation de l'espace-temps, et la lumière voyageant dans l'espace-temps suit ses déformations.

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