Tomber dans un trou noir

[invite7330aa93]

Bonjour tous le monde,

Le weekend dernier j'ai suivi un documentaire sur les trous noirs qui depuis me taraude l'esprit...

Ce documentaire montrait ce qu'il se passerait si on tombait dans un trou noir.

En gros, l'histoire classique, 2 astronautes avec 1 qui tombe dans le trou noir. Celui qui observe verrait son compagnon tomber et à cause de la dilatation du temps son image se figer et devenir plus pâle avec un décalage dans le rouge (il me semble). Celui qui tombe, verrait son compagnon en accéléré. Plus il se rapproche de l'horizon des événements, plus le temps ralenti pour s'arrêter complètement. Dans le documentaire, il est dit qu'au delà de l'horizon des événements, l'astronaute verrait toute la lumière tombé dans le trou noir et remonterait le temps. Où plutôt c'est sa vision de l'univers qui remonterait le temps.

Ce que je n'arrive pas à comprendre, c'est comment peut-on réussir à franchir l'horizon des événements si à cette frontière le temps est censé s'arrêter. Je ne devrais jamais l'atteindre. Je m'explique: je tombe dans le trou noir. Quand je regarde l'univers, tout s'accélère. Je devrais voir des étoiles naître et mourir en quelques secondes. Le temps s'accélère de plus en plus. Les étoiles disparaissent petit à petit, jusqu'à ce qu'il y en ai plus aucune. Mais à ce moment là, je n'ai toujours pas franchi l'horizon des événements (la route est longue ).

Mais je me dis, que c'est peut être l'horizon des événements qui vient à moi. En effet, le trou noir englouti de la matière et devrait augmenter le rayon de son horizon des événements. Je m'arrête là car ça devient difficile à comprendre...

Simplifions les choses et admettons qu'aucune matière n'est englouti par le trou noir (à part moi). D'après le théorie de Hawking et son rayonnement, il devrait perdre de la masse petit à petit et me libérer. Quand je dis petit à petit, c'est vu de loin. Mais moi qui suis très proche de l'horizon des événements, je devrais le voir fondre à vue d’œil. Je devrais voir cet horizon des événements que je n'arrive pas à atteindre diminuer petit à petit jusqu'à l'évaporation total du trou noir.

Pour faire court, mon interrogation c'est comment la matière peut atteindre le centre du trou noir (qui est un disque d'après le documentaire).

Autre chose qui n'a pas été dit dans le documentaire: si l'image de l'astronaute qui tombe dans le trou noir pâli, en principe le contraire devrait se passer du point de vu de cet astronaute. Il devrait voir l'univers de plus en plus brillant. Non ?

Si quelqu'un peut m'éclairer...
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[pm42]

Ce que je n'arrive pas à comprendre, c'est comment peut-on réussir à franchir l'horizon des événements si à cette frontière le temps est censé s'arrêter.

Le temps ne s'arrête pas : ce qui se passe, c'est que pour celui qui est loin du trou noir, il voit celui qui plonge ralentir de plus en plus en effet.
Mais pour celui qui traverse, il ne se passe rien de spécial.

[invite7330aa93]

Le temps ne s'arrête pas : ce qui se passe, c'est que pour celui qui est loin du trou noir, il voit celui qui plonge ralentir de plus en plus en effet.
Mais pour celui qui traverse, il ne se passe rien de spécial.

Je suis d'accord pour celui qui observe mais celui qui tombe dans le trou noir devrait voir le temps se dilater. Exactement comme dans le film Interstellar où quelques heures passé sur une planète proche d'un trou noir a été 7 ans pour celui qui a attendu dans le vaisseau. Ou alors il y a un truc que j'ai mal saisi...

[pm42]

Je suis d'accord pour celui qui observe mais celui qui tombe dans le trou noir devrait voir le temps se dilater.

Non, personne ne voit jamais son temps à lui se dilater.

Exactement comme dans le film Interstellar où quelques heures passé sur une planète proche d'un trou noir a été 7 ans pour celui qui a attendu dans le vaisseau.

Les chiffres sont exagérés dans le film. Mais justement, personne ne voit un changement du temps dedans. Simplement, quand ils reviennent, il s'est passé plus lontemps pour celui qui est resté dans le vaisseau.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite7330aa93]

Non, personne ne voit jamais son temps à lui se dilater.


Les chiffres sont exagérés dans le film. Mais justement, personne ne voit un changement du temps dedans. Simplement, quand ils reviennent, il s'est passé plus lontemps pour celui qui est resté dans le vaisseau.

OK, vu comme ça je commence à comprendre...

En faite, celui qui tombe dans le trou noir ne verrait pas l'univers en accéléré. C'est s'il pouvait rejoindre son compagnon ou plutôt son point de départ (chose impossible), il verrait le temps en accéléré et se retrouverait dans le futur.

Après effectivement je me suis placé du point de vue de l'observateur qui ne voit jamais son compagnon passer l'horizon des événements.

Merci, pour cet éclairage

[Mailou75]

En faite, celui qui tombe dans le trou noir ne verrait pas l'univers en accéléré.

Bien sur que si ! Dans le film... si ceux sur la planete regardent celui qui est dans le vaisseau alors ils verront 30 ans de sa vie passer en une journée, c’est ça le film acceléré.

[viiksu]

Bien sur que si ! Dans le film... si ceux sur la planete regardent celui qui est dans le vaisseau alors ils verront 30 ans de sa vie passer en une journée, c’est ça le film acceléré.

Non, on ne voit pas le monde extérieur accélérer car on ne reçoit que son cône de lumière passée.

[Mailou75]

Non, on ne voit pas le monde extérieur accélérer (...).

Si ! Maintenant si tu veux prendre le temps d’expliquer ce que tu as compris, j’en prendrais aussi pour t’expliquer où tu te trompes. Je n’argumente pas pour l’instant car je ne sais pas où se situe l’incompréhension.

@Deedee
Le probleme portait bien sur le fond et pas la grammaire

[viiksu]

ça par exemple:

https://www.youtube.com/watch?v=lCWw...Q9HVMm&t=5068s


et ça:

HAL : Introduction aux développements récents de la théorie Einsteininne de la gravitation (H Andrillat).

Et ça:https://physics.stackexchange.com/qu...f-the-universe

[Mailou75]

Je n’ai pas dit qu’il verrait la fin des temps de l´univers avant de passer l’horizon lol. Et puis il y a plusieurs choses, prends tu en compte l’effet Doppler de la vitesse de chute ou juste la position de l´observateur ? Bref, precise ta pensée stp

[mach3]

Pendant la courte durée entre le passage de l'horizon et l'arrivée à la singularité, le malheureux qui chute va voir l'extérieur de plus en plus blueshifté. En quelques minutes, des milliards d'années d'évolution de l'univers pourront être observé (il faudra des lunettes et une combinaison spéciale pour se protéger des rayons gamma lol), mais attention, cela ne concernera que des événements pas trop éloignés du trou noir. Techniquement, on voit sur un diagramme de Kruskal qu'il y a une distance (au sens r de Schwarzschild), au delà de laquelle on ne peut pas voir. Ce qu'on voit à cette distance est à une date (au sens t de Schwarzschild) arbitrairement loin dans le passé (on est dans une solution statique, idéalement éternelle donc). Plus les événements vu sont proches de l'horizon (au sens de r), plus la date est avancée dans le futur (au sens de t), t pouvant tendre arbitrairement vers l'infini quand r tend vers 0. On peut donc voir des événements proches de l'horizon à une date (au sens de t de Schwarzschild) très très postérieure (millions, milliards d'années...) à celle à laquelle on a démarré notre chute (qui elle ne dure que, mettons, quelques heures).

m@ch3

[viiksu]

Tu veux parler de ce schéma. En bleu un astronaute qui tombe de r en magenta les signaux reçu du vaisseau resté en orbite.

[invite7330aa93]

Bon, j'avoue que je suis un peu perdu dans tout ça

Je vais m'acheter "une brève histoire du temps" de Stephen Hawking pour comprendre cette histoire de temps. Je pense que ma compréhension s'arrête au moment où le temps n'existe plus

Par contre, personne n'a répondu à une de mes questions: si lorsque je tombe dans un trou noir et que je vois cet univers se dérouler de plus en plus vite, je devrais voir son éclat augmenter puisqu'en faite je reçois plus de photons. Dans le documentaire que j'ai suivi ils disaient bien que l'observateur voit l'image de celui qui tombe dans le trou noir pâlir mais ils n'ont rien dit sur l'inverse.

[Deedee81]

Salut,

Par contre, personne n'a répondu à une de mes questions: si lorsque je tombe dans un trou noir et que je vois cet univers se dérouler de plus en plus vite, je devrais voir son éclat augmenter puisqu'en faite je reçois plus de photons. Dans le documentaire que j'ai suivi ils disaient bien que l'observateur voit l'image de celui qui tombe dans le trou noir pâlir mais ils n'ont rien dit sur l'inverse.

En effet. Il y a une forte augmentation d'intensité lumineuse reçue et un blueshift important. L'effet étant (fortement) atténué par la chute libre (le voyageur atteint de très grandes vitesses de chute). Faudrait faire un calcul exact.

Mais ce qui est sûr est que le plus dangereux c'est les forces de marée. Pour un trou noir stellaire, n'importe quel voyageur (et même tout matériau connu) serait totalement déchiqueté avant même d'atteindre le trou noir. Pour un trou noir supermassif, l'effet est plus faible (le rayon du TN est proportionnel à la masse du TN tandis que les forces de marrées sont inversement proportionnel au cube de la distance). Mais une fois passé l'horizon, il ne faudrait pas longtemps avant que le même se produise (et en plus, là, trop tard pour faire demi-tour).

[viiksu]

effectivement avant de passer l'horizon l'univers extérieur se rétrécit en une bande de plus en plus bleue il est probable que l'on soit cramé assez vite. Cependant à supposer que l'on ait le bon scaphandre, pour un TN de 4 masses solaires la chute va prendre un certain temps propre qui laisse largement le "temps" de réfléchir à la connerie qu'on a fait.

La conf d'Alain Riazuelo est édifiante à ce sujet. Cependant dans le TN peut on encore parler de temps propre? Je pense que oui, peut-on encore parler de distance et de vitesse de chute je ne suis pas sûr.

[Lansberg]

Bonjour,

avec un trou noir de 4 masses solaires, les forces de marée auront eu raison de l'astronaute bien avant l'horizon du trou noir et une fois ce dernier franchi, l'aventure sera terminée en une fraction de seconde de temps propre !

[viiksu]

Bonjour,

avec un trou noir de 4 masses solaires, les forces de marée auront eu raison de l'astronaute bien avant l'horizon du trou noir et une fois ce dernier franchi, l'aventure sera terminée en une fraction de seconde de temps propre !

Erreur de ma part je voulais écrire 4 milliards de masses solaires = le plus gros identifié je ne sais où.

[mach3]

Cependant dans le TN peut on encore parler de temps propre? Je pense que oui, peut-on encore parler de distance et de vitesse de chute je ne suis pas sûr.

On peut toujours parler de temps propre, toujours.

Pour connaitre le blueshift d'une source vu d'un quidam en chute sous l'horizon, on peut procéder ainsi : on considère que la source (situé à un r de Schwarzschild statique) envoie deux signaux avec un petit intervalle de temps entre les deux (il faudra le faire tendre vers 0) et on regarde l'intervalle d'espace-temps entre les évènements de réception par le malheureux en chute. Techniquement ce n'est pas super évident, il va falloir, je pense, choisir avec soin le système de coordonnées (Schwarzschild est exclu, et à l'instinct je dirais que Kruskal n'est pas une bonne idée, le mieux c'est probablement un système conforme où le malheureux en chute occupe l'origine spatiale, Finkelstein?) pour que le calcul soit simple. Of course le résultat sera dépendant du r de Schwarzschild depuis laquelle la chute libre aura démarré... J'aimerais bien m'y atteler, mais pas de temps pour ça

m@ch3

[Mailou75]

Salut,

(Schwarzschild est exclu, et à l'instinct je dirais que Kruskal n'est pas une bonne idée, le mieux c'est probablement un système conforme où le malheureux en chute occupe l'origine spatiale, Finkelstein?)

J’aurais dit Lemaitre, c’est LE repère de celui qui tombe. Le problème de tous ces repères c’est qu’il ne valent que pour celui qui chute depuis l’infini... alors certes passé quelques Rs on pourrait faire l’impasse mais ce ne serait plus exact. Je préconise plutot : Painlevé-like pour tracer la chute depuis R donné, passage par Schwarz pour passer en corrdonnées (r;t) puis transposition a Kruskal pour voir l’impact des rayons : cheminement suivi dans le fil KS que tu connais, car je suis d’accord pour dire qu’on ne voit rapidement plus rien en Schwarz, sans jeu de mot...

J'aimerais bien m'y atteler, mais pas de temps pour ça

Notre lot à tous, vivement la retraite lol. Sinon moi je veux bien mais j’attends des réponses sur un autre fil... aie le chantage est il autorisé sur le forum ?

Mailou

PS : Il doit etre possible de fabriquer un Lemaitre-like pour une chute depuis n’importe quel R mais je ne me lance pas la dedans, j’imagine trop le boulot que c’est...

[invite69d38f86]

Bon, j'avoue que je suis un peu perdu dans tout ça

Je vais m'acheter "une brève histoire du temps" de Stephen Hawking pour comprendre cette histoire de temps.

c'est illisible pour la plupart des gens. en revanche il y a petit bouquin écrit par Kip Thorne (un des auteurs du livre Gravitation qui est le bible dans ce domaine)
il s'appelle trous noirs et distorsion du temps
ca ne te coutera que 13 euros.

[Deedee81]

Salut,

c'est illisible pour la plupart des gens

Ah ben tiens, je suis bien content de lire ça. On a tellement encensé ce bouquin que j'avais l'impression que c'est moi qui avait mal jugé. Après l'avoir lu, ce que j'ai pensé est que la majorité des profanes allaient mal comprendre ou, pire, comprendre de travers. Mon avis : très bon bouquin.... mais après s'être initié au sujet avec d'autres sources.

Je ne connais pas le livre que tu indiques, mais pour avoir lu les propos de Thorne de ci de là, j'ai l'impression qu'il doit être très bien

[pm42]

Je ne connais pas le livre que tu indiques

Tu devrais : ça se lit comme un roman et surtout, c'est l'histoire de la recherche sur les trous noirs, avec les physiciens qu'il a connu, le tout dans un contexte d'échange Est/Ouest pendant la guerre froide, des liens avec ce qu'on a appris en fabriquant des bombes H...
Bref, tu ne vas pas apprendre grand chose en physique mais il y a une chance que tu passes un bon moment.

[papy-alain]

Tu devrais : ça se lit comme un roman et surtout, c'est l'histoire de la recherche sur les trous noirs, avec les physiciens qu'il a connu, le tout dans un contexte d'échange Est/Ouest pendant la guerre froide, des liens avec ce qu'on a appris en fabriquant des bombes H...
Bref, tu ne vas pas apprendre grand chose en physique mais il y a une chance que tu passes un bon moment.

Suite à ce commentaire alléchant, je viens de le commander.

[viiksu]

Suite à ce commentaire alléchant, je viens de le commander.

Moi itou, moi itou, moi itou (Futura veut un message de taille mini)

[Tripmania]

Bonjour, moi je me pose un peu la même question, mais j'ai toujours pas compris... L'observateur extérieur voit le trou noir s'évaporer lentement, et il voit son collègue tomber infiniment lentement et ne jamais atteindre l'horizon. Ca semble vouloir dire que, de son point de vue, le trou noir va s'évaporer complètement avant que son collègue ne franchisse l'horizon. Est ce que l'ordre des évènements est différent pour celui qui tombe dans le trou noir ?

[Deedee81]

Salut,

Bonjour, moi je me pose un peu la même question, mais j'ai toujours pas compris... L'observateur extérieur voit le trou noir s'évaporer lentement, et il voit son collègue tomber infiniment lentement et ne jamais atteindre l'horizon. Ca semble vouloir dire que, de son point de vue, le trou noir va s'évaporer complètement avant que son collègue ne franchisse l'horizon. Est ce que l'ordre des évènements est différent pour celui qui tombe dans le trou noir ?

Il faut aussi noter que pour l'observateur extérieur, non seulement le voyageur met un temps "infini" (du moins la durée de vie du TN) pour atteindre l'horizon mais en plus, il le voit vieillir de plus en plus lentement.

En fait, l'observateur extérieur ne peut observer (en un temps "infini") qu'une partie de la ligne d'univers du voyageur.

Et donc de fait, pour le voyageur, c'est différent et il franchit l'horizon et atteint la singularité (très vite même). Et le passage de l'horizon se fait même sans changement brutal ou quelque discontinuité que ce soit.

Une manière de comprendre cette illusion est celle-ci. Supposons que tu regardes ton copain aller vers le trou noir. Et tu te dis "il est fou, je vais aller le chercher". Donc, tu fonces à une vitesse très proche de la vitesse de la lumière, avec pour objectif de l'empoigner et faire demi-tour. Tu penses avoir tout le temps de le faire puisqu'il lui faut un temps "infini" pour passer l'horizon.

Raté.

Si tu pars trop tard, tu vas le rattraper... sous l'horizon. Couic.

Tout cela s'illustre fort bien avec des diagrammes de Penrose. Voir plus haut dans cette discussion. Ou voir aussi ce document http://fr.scribd.com/doc/204166860/V...es-etoiles-pdf
où j'en parle (partie sur les trous noirs).

[viiksu]

Bonjour, moi je me pose un peu la même question, mais j'ai toujours pas compris... L'observateur extérieur voit le trou noir s'évaporer lentement, et il voit son collègue tomber infiniment lentement et ne jamais atteindre l'horizon. Ca semble vouloir dire que, de son point de vue, le trou noir va s'évaporer complètement avant que son collègue ne franchisse l'horizon. Est ce que l'ordre des évènements est différent pour celui qui tombe dans le trou noir ?

Ben oui sauf que la fin d'évaporation du TN va être hyper longue il va falloir s'armer de patience de toute façon les signaux envoyés par le voyageur vont tellement rougir qu'on ne les verra bientôt plus.

[mach3]

Bonjour, moi je me pose un peu la même question, mais j'ai toujours pas compris... L'observateur extérieur voit le trou noir s'évaporer lentement, et il voit son collègue tomber infiniment lentement et ne jamais atteindre l'horizon. Ca semble vouloir dire que, de son point de vue, le trou noir va s'évaporer complètement avant que son collègue ne franchisse l'horizon. Est ce que l'ordre des évènements est différent pour celui qui tombe dans le trou noir ?

Si vous lisez l'anglais :

https://motls.blogspot.com/2008/11/w...nto-black.html

m@ch3

[Deedee81]

Ben oui sauf que la fin d'évaporation du TN va être hyper longue il va falloir s'armer de patience de toute façon les signaux envoyés par le voyageur vont tellement rougir qu'on ne les verra bientôt plus.

Et pire encore. Le nombre de photons émit par l'objet est fini et on montre qu'au bout d'un certain temps il n'y a plus aucun photon émit. Et ce certain temps, en fait, ça va très vite (pour un TN stellaire, pour un objet arrivé à 2R du centre du trou noir, R = rayon du trou noir, cela se chiffre en millisecondes !)
Kip Thorn en parle dans le livre Gravitation dans la section où il parle de la pertinence de les appeler "trou" et "noir".

[papy-alain]

Ce qui précède m'interpelle sur un point : le rayonnement Hawking est perçu, selon la description habituelle, par un observateur distant. Mais qu'en est il pour les deux autres cas que sont 1) la perception du phénomène par un observateur en chute libre et 2) par un observateur accéléré qui se maintient un poil au-dessus de l'horizon ?