trou noir et rétroviseur

[invite3b914424]

bonjour à tous

Petite expérience de pensée pour les spécialistes des trous noirs...

Imaginons que je me trouve en-dessous de l’horizon d’un trou noir. A l’extérieur, juste au-dessus de l’horizon il y a un rétroviseur avec la partie réfléchissante orientée vers l’horizon. Je regarde vers le rétroviseur : Est ce que je vois mon reflet dans le rétro, est ce que je vois le rétro mais je ne vois pas mon reflet dedans ou alors je ne vois pas le rétroviseur du tout ?

Merci d'avoir l'amabilité de répondre à ce casse-tête.
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[Gilgamesh]

bonjour à tous

Petite expérience de pensée pour les spécialistes des trous noirs...

Imaginons que je me trouve en-dessous de l’horizon d’un trou noir. A l’extérieur, juste au-dessus de l’horizon il y a un rétroviseur avec la partie réfléchissante orientée vers l’horizon. Je regarde vers le rétroviseur : Est ce que je vois mon reflet dans le rétro, est ce que je vois le rétro mais je ne vois pas mon reflet dedans ou alors je ne vois pas le rétroviseur du tout ?

Merci d'avoir l'amabilité de répondre à ce casse-tête.

Tu vois le rétroviseur avec ton reflet dedans. Les lois de la physique ne changent pas parce qu'on est "à cheval" sur l'horizon. Simplement, les photons qui font l'aller retour tombent avec toi, et c'est dans ce référentiel en chute libre qu'il faut raisonner.

[pm42]

Tu vois le rétroviseur avec ton reflet dedans. Les lois de la physique ne changent pas parce qu'on est "à cheval" sur l'horizon. Simplement, les photons qui font l'aller retour tombent avec toi, et c'est dans ce référentiel en chute libre qu'il faut raisonner.

Merci de la réponse, la question de ce fil m'avait interpellée : en effet, la question que je me pose est celle du domaine de validité : si j'éloigne de plus en plus le rétroviseur (et que je l'agrandis), à quel moment est ce que je ne peux plus me voir ? Parce que si j'augmente cet éloignement, il y a un moment où il est assez grand pour permettre à un observateur extérieur de remplacer le rétroviseur par une caméra et donc de voir au delà de l'horizon.

Autre expérience de pensée : je met un immense miroir en orbite stable autour d'un trou noir. L'astronaute commence à chuter et passe l'horizon : que voit-il dans le miroir ?

[Deedee81]

Salut,

Bienvenue sur Futura.

EDIT croisement avec pm42, ma réponse reste valable pour ce qu'il décrit.

Tu vois le rétroviseur avec ton reflet dedans. Les lois de la physique ne changent pas parce qu'on est "à cheval" sur l'horizon. Simplement, les photons qui font l'aller retour tombent avec toi, et c'est dans ce référentiel en chute libre qu'il faut raisonner.

Attention, il dit bien que le rétroviseur est en-dehors du TN et lui dedans. Donc, les photons ne sauraient pas faire l'aller-retour. Ils devraient pour cela sortir du trou noir.

Donc, il ne verra pas son reflet dedans.

Imaginons que je me trouve en-dessous de l’horizon d’un trou noir. A l’extérieur, juste au-dessus de l’horizon il y a un rétroviseur avec la partie réfléchissante orientée vers l’horizon. Je regarde vers le rétroviseur : Est ce que je vois mon reflet dans le rétro, est ce que je vois le rétro mais je ne vois pas mon reflet dedans ou alors je ne vois pas le rétroviseur du tout ?

Le reste est ok : il verrait le rétroviseur (mais sans reflet dedans). Et sous l'horizon, la chute libre est inévitable (on ne peut pas rester stationnaire) et on verrait le rétroviseur s'éloigner à toute vitesse.

La lumière émise par le corps de celui qui est dans le trou noir tombe aussi dans le trou noir mais elle arrive après lui. De son point de vue, les photons émis vers l'extérieur s'éloignent de lui à la vitesse de la lumière.
Mais en réalité ces photons vont bel et bien vers le centre. Et non, le corps ne tombe pas "plus vite" que la lumière. tout est question de trajectoire.
L'idéal est de faire le dessin des trajectoires avec un diagramme de Penrose, là ça devient tout de suite plus clair.

Je l'ai fait justement dans http://fr.scribd.com/doc/204166860/V...es-etoiles-pdf
Dans la section "Envoi d’un rayon lumineux vers l’arrière"
(mais je conseille de lire ce qui précède, au moins le chapitre sur les trous noirs !)

Mais tu as raison de parler de casse-tête. Les TN c'est hautement contre-intuitif.

[A voir en vidéo sur Futura]

[pm42]

il dit bien que le rétroviseur est en-dehors du TN et lui dedans. Donc, les photons ne sauraient pas faire l'aller-retour. Ils devraient pour cela sortir du trou noir.
Donc, il ne verra pas son reflet dedans.

Ok. Maintenant, on applique cela à un vaisseau assez long qui tombe dans un trou noir galactique tel que les forces de marée au niveau de l'horizon soient faibles.
A un moment donné, le vaisseau a franchi l'horizon à moitié.
Est ce que le début du vaisseau, au delà de l'horizon peut encore communiquer avec la fin ?

Pour faire plus simple, je fais tomber une fibre optique avec à l'avant un laser. Ou les photons s'arrêtent ils pour ne pas ressortir du trou noir ?

J'ai déjà vu cette question posée ici mais je n'ai jamais compris les réponses à 100%, le coté contre-intuitif étant en effet assez fort.

[Zefram Cochrane]

Salut,
En me basant sur le principe d'équivalence, oui.
Je m'explique : La proue vaisseau "franchit l'horizon" du TN. il envoie un message vers le milieu du vaisseau et la poupe pour dire qu'il est entrée dans le TN.
le milieu du vaisseau reçoit ce message mais seulement après avoir lui même franchi l'horizon du TN et itou pour la poupe du vaisseau

[invite6c093f92]

Pour faire plus simple, je fais tomber une fibre optique avec à l'avant un laser. Ou les photons s'arrêtent ils pour ne pas ressortir du trou noir ?

Les photons ne s'arrêtent jamais.
Sinon, sachant que l'horizon est une hyper surface de genre lumière (donc, on peut voir cela comme l'horizon "englobant" ton vaisseau à c, je te laisse la conclusion.

Edit: Croisement...je ne suis pas d'accord Zefram, pas après avoir traversé, mais au "moment" du franchissement de l'horizon, puisque le signal va à la même vitesse.

[invite82078308]

Je laisserai ceux qui connaissent mieux cette question juger de ma réponse, mais il me semble que tu pourrais voir dans le miroir le reflet de ce que tu étais avant de tomber dans le trou noir.
Pas pour longtemps !

Il me semble que cela résout le paradoxe !

[invite6c093f92]

Heu...en fait, je ne suis même pas sûr d'être d'accord avec moi-même.
Si on pense en terme de géodésiques, et vu le "chemin dégénéré" qu'elles subissent(celles des photons émis), est-ce qu'elles "rencontreront" la géodésique de l'observateur...?

[invite6c093f92]

Je laisserai ceux qui connaissent mieux cette question juger de ma réponse, mais il me semble que tu pourrais voir dans le miroir le reflet de ce que tu étais avant de tomber dans le trou noir.
Pas pour longtemps !

Non, lis la réponse de Deedee.

[invite82078308]

J'attends la réponse de Deedee à mon interprétation.

Salut,

Attention, il dit bien que le rétroviseur est en-dehors du TN et lui dedans. Donc, les photons ne sauraient pas faire l'aller-retour. Ils devraient pour cela sortir du trou noir.

Donc, il ne verra pas son reflet dedans.

Mon interprétation ne contredit pas sa première affirmation mais la seconde.

Nous nous voyons dans un miroir tels que nous étions un peu avant.
Ce qui n'est pas à prendre en compte dans la vie quotidienne, mais dans ce genre d'expérience de pensée ...

[pm42]

Non, lis la réponse de Deedee.

Qui n'est pas d'accord avec Gilgamesh apparemment. Donc, ce n'est pas pour dire, mais les réponses données à mes questions me semblent peu convaincantes. Je suis à l'avant du vaisseau, je vois l'autre bout, celui encore en dehors du trou noir mais eux ne me voient pas jusqu'au moment où je leur réapparait ?

Si on se parlait au téléphone, la conversation s'arrête quand je passe l'horizon puis reprend quand l'autre bout du vaisseau y est rentré aussi ?

J'avais aussi lu qu'au contraire, le passage de l'horizon n'avait rien de spécial et était indétectable par un astronaute dans son vaisseau ? C'est donc faux ?

[invite6c093f92]

@ Schrodies-cat:
Tu peux attendre puisque tu dois considérer que Deedee est argument d'autorité, mais en toute logique, il faudrait que les photons qui "rebondissent" sur toi (alors que tu es au dessus de l'horizon) pour aller frapper le miroir et revenir vers tes yeux, aillent moins vite que toi traversant l'horizon (tu as/viens de franchir l'horizon) donc que tu ailes plus vite que c.

[invite82078308]

(...)si j'éloigne de plus en plus le rétroviseur (et que je l'agrandis), à quel moment est ce que je ne peux plus me voir ? (...)

Je me place dans le cadre de la RG, et de la question posée : ta question n'a plus de sens quand tu arrives à la singularité centrale du trou noir.
Dans la pratique, tu seras hors d'état de voir quoi que ce soit un peu avant.

[invite6c093f92]

...

Si on pense hyper-surface, mon post#7 me semble correct, maintenant en terme de géodésiques, j'ai posé la question,peut-être que pour un TN superhyper() massif cela coincïde avec l"hypersurface, ou pas....?
C'est peut-être équivalent pour l'astronaute dans le vaisseau...mais les "déformations" concernant l'espace-temps, pour un TN de masse stellaire par ex, cela me semble difficile...

[invite6c093f92]

Je me place dans le cadre de la RG, et de la question posée : ta question n'a plus de sens quand tu arrives à la singularité centrale du trou noir.
Dans la pratique, tu seras hors d'état de voir quoi que ce soit un peu avant.

J'en profites (je m'acharne pas contre toi), pour rappeler que dans le cadre de la RG, la singularité n'est pas au centre du TN...on lit ça tellement souvent (disons à chaque fois), et ce n'est pas représentatif de la théorie, qu'il serait peut-être pas mal, pour une "bonne vulgarisation" d'arrêter de dire ce truc.

[Gilgamesh]

Attention, il dit bien que le rétroviseur est en-dehors du TN et lui dedans. Donc, les photons ne sauraient pas faire l'aller-retour. Ils devraient pour cela sortir du trou noir.

Donc, il ne verra pas son reflet dedans.

Si le rétroviseur est stationnaire, au dessus de l'horizon, ok.

Je raisonnais dans le cas où tout est en chute libre : l'astronaute tombe en tendant vers l'extérieur une perche avec un rétroviseur ou un appareil photo pour un ultime selfie.

Quel que soit l'endroit : à l'extérieur, à cheval ou sous l'horizon, il pourra se voir dedans.

[invite82078308]

@ Schrodies-cat:
Tu peux attendre puisque tu dois considérer que Deedee est argument d'autorité, mais en toute logique, il faudrait que les photons qui "rebondissent" sur toi (alors que tu es au dessus de l'horizon) pour aller frapper le miroir et revenir vers tes yeux, aillent moins vite que toi traversant l'horizon (tu as/viens de franchir l'horizon) donc que tu ailes plus vite que c.

En tous cas, il leur faut un "certain temps" à la lumière pour aller de moi au dessus de l'horizon au miroir, et je m'enfonce "moins vite" que la lumière venant du miroir dans le trou noir.
J'utilise des "" car je connais les pièges (sans doute pas tous) de l'utilisation des notions temporelles usuelles en relativité.

[Deedee81]

Si le rétroviseur est stationnaire, au dessus de l'horizon, ok.
Je raisonnais dans le cas où tout est en chute libre : l'astronaute tombe en tendant vers l'extérieur une perche avec un rétroviseur ou un appareil photo pour un ultime selfie.
Quel que soit l'endroit : à l'extérieur, à cheval ou sous l'horizon, il pourra se voir dedans.

D'accord. C'est vrai que ce n'était pas précisé dans la question. Désolé.

Et dans ce cas, c'est exact. C'est même l'expression du principe d'équivalence.
En dehors des forces de marées, quelqu'un qui tomberait dans un trou noir ne se rendrait même pas compte qu'il a passé l'horizon.

[invite82078308]

(...)

Quel que soit l'endroit : à l'extérieur, à cheval ou sous l'horizon, il pourra se voir dedans.

On se place dans le cas le plus simple, pas de rotation, le miroir étant maintenu à une altitude constante par de puissants réacteurs et le cosmoonaute tombant "tout droit" du miroir ...
Le cosmonaute verra le miroir, d'accord, mais que verra-t-il dedans ?

Selon Hawking, un observateur extérieur (le miroir) ne voit pas les objets disparaitre dans le trou noir, mais affligés d'un redshift de plus en plus important jusqu'à être en pratique invisible.

[Zefram Cochrane]

Salut,
En me basant sur le principe d'équivalence, oui.
Je m'explique : La proue vaisseau "franchit l'horizon" du TN. il envoie un message vers le milieu du vaisseau et la poupe pour dire qu'il est entrée dans le TN.
le milieu du vaisseau reçoit ce message mais seulement après avoir lui même franchi l'horizon du TN et itou pour la poupe du vaisseau

Je ne dis pas autre chose que Gilgamesh mais différemment peut être.

Pour répondre à Schrodies-cat tout dépend de ce que tu entend pas observateur extérieur.

Si tu parle d'un observateur situé à la poupe d'un vaisseau dont l'avant en chute libre "vient" ( parce qu'on néglige l'effet marée )de franchir le trou noir alors, il n'y a pas de problème.

si par contre l'observateur extérieur est stationnaire, alors il verra, avec des lunettes IR infiniement performantes, la proue et la poupe se figer sur l'horizon à deux dates différentes. si le vaisseau mesure 1s.l de longueur propre, l'horloge de poupe tendra à afficher l'heure t et celle de poupe tendra à afficher l'heure t + 1s

[Gilgamesh]

On se place dans le cas le plus simple, pas de rotation, le miroir étant maintenu à une altitude constante par de puissants réacteurs et le cosmoonaute tombant "tout droit" du miroir ...
Le cosmonaute verra le miroir, d'accord, mais que verra-t-il dedans ?

Dans le cas stationnaire il ne verra que le miroir sans son image dedans.

Selon Hawking, un observateur extérieur (le miroir) ne voit pas les objets disparaitre dans le trou noir, mais affligés d'un redshift de plus en plus important jusqu'à être en pratique invisible.

Effectivement. Mais en pratique ça sera un phénomène visuellement très soudain.