Espace temps en orbite autour d'un TN

[manukatche]

Bonjour,

Dans un article sur le site de nouvel ordre mondial on peu lire :

La mesure d’un trou noir peut se faire soit par la masse du trou noir, soit par sa vitesse de rotation. Les rapports de vitesse de rotation se situent entre zéro et un. Ce trou noir tourne à une vitesse de 0,9. Ce taux a été confirmé par AstroSat ainsi que par la NASA.

La théorie dit aussi que si un trou noir tourne à la vitesse à laquelle ce trou noir tourne actuellement, il a le pouvoir de mettre l’espace-temps en orbite autour de lui.

Je sais bien que ce site ne raconte que des conneries mais j'aimerais bien pouvoir expliquer à mon fils que cela n'est pas possible ( enfin je crois ^^).

Comment puis je lui expliquer que l'orbitage de l'espace temps n'est pas possible ?

Merci d'avance
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[Mailou75]

Comment puis je lui expliquer que l'orbitage de l'espace temps n'est pas possible ?

Explique lui que ça l’est : effet Lense-Thirring (pas vraiment une orbite au sens propre)

[manukatche]

Bonjour Mailou75

Merci pour ta réponse plus rapide que l'expansion de l'Univers

J'ai pu voir sur Wiki ce fameux effet de Lense-Thirring :

[U]En relativité restreinte, un corps en mouvement par rapport à un observateur n'est pas perçu avec les mêmes mesures que s'il était immobile par rapport à lui, et toute émission de ce corps est perçue comme modifiée (effet Doppler par exemple). De même, un cercle en rotation est vu comme ayant sa circonférence réduite, mais pas son rayon, et un effet Doppler est perceptible pour toute émission d'onde : la rotation d'un corps sur lui-même en modifie sa géométrie perçue par l'observateur, et la géométrie de toute émission. Mais tout ceci n'est perceptible que pour de grandes vitesses. Ainsi, en relativité générale, quand un corps est en rotation sur lui-même, en plus de l'effet gravitationnel qui modifie l'espace-temps, sa rotation modifie un peu la géométrie du champ de gravitation qu'il émet (et qui se propage un peu comme une onde à la vitesse de la lumière) : c'est l'effet Lense-Thirring.[/U

Donc pour résumer , c'est une perturbation de l'espace - temps qui orbite autour du trou noir et non l'espace-temps lui même , c'est juste?

[Mailou75]

Salut,

Je sais juste que ça existe, je ne sais pas trop ce que ça implique, peut etre que d’autres sauront répondre.

[A voir en vidéo sur Futura]

[manukatche]

Bonjour,

Après quelques recherches, je pense avoir compris que le TN en question n'orbite pas l'espace temps mais il le vrille dans le sens de la rotation.

[Lansberg]

Bonsoir,

et ce n'est pas réservé qu'aux trous noirs. L'effet a déjà été mesuré dans le cas de la Terre et la précision devrait être améliorée prochainement (mission LARES).

[Gilgamesh]

Bonjour,

Dans un article sur le site de nouvel ordre mondial on peu lire :

La mesure d’un trou noir peut se faire soit par la masse du trou noir, soit par sa vitesse de rotation. Les rapports de vitesse de rotation se situent entre zéro et un. Ce trou noir tourne à une vitesse de 0,9. Ce taux a été confirmé par AstroSat ainsi que par la NASA.

La théorie dit aussi que si un trou noir tourne à la vitesse à laquelle ce trou noir tourne actuellement, il a le pouvoir de mettre l’espace-temps en orbite autour de lui.

Je sais bien que ce site ne raconte que des conneries mais j'aimerais bien pouvoir expliquer à mon fils que cela n'est pas possible ( enfin je crois ^^).

Comment puis je lui expliquer que l'orbitage de l'espace temps n'est pas possible ?

Merci d'avance

L'effet Lense Thiring (ou entrainement du référentiel), est bien réel est assez facile à expliquer intuitivement. Il suffit de se figurer qu'on place une particule test autours de l'astre : l'effet se traduit par un entrainement de la particule dans le sens de rotation de l'astre.

[jacknicklaus]

Bonjour,

Après quelques recherches, je pense avoir compris que le TN en question n'orbite pas l'espace temps mais il le vrille dans le sens de la rotation.

Dit comme celà, on pourrait avoir l'impression que la rotation de l'objet massif entraîne, dans le même sens, les trajectoires qui sans la rotation serait radiale. C'est faux. En effet, si une particule en chute libre (un référentiel inertiel) est bel et bien "entraînée" dans la direction de rotation de l'objet massif, une particule qui aurait une trajectoire sortante serait en réalité entraînée ... dans le sens opposé de la rotation !

Il convient de ne pas se laisser abuser par cette image d'entraînement, mais de revenir à l’origine du phénomène ou à l'analogie électromagnétique (champ induit par une sphère chargée en rotation uniforme).

[papy-alain]

...une particule qui aurait une trajectoire sortante serait en réalité entraînée ... dans le sens opposé de la rotation !

Cela signifie-t-il qu'un observateur accéléré, qui se maintiendrait juste au-dessus de l'horizon, ne subirait aucune déviation, comme si le TN n'était pas en rotation ?

[manukatche]

une particule qui aurait une trajectoire sortante serait en réalité entraînée ... dans le sens opposé de la rotation !

Bah je n'ai pas cette image là ... Pourquoi l'image de l'espace-temps vrillé induit qu'une particule sur une trajectoire sortante serait entraînée dans le sens opposé de la rotation ?

[papy-alain]

Je suis sceptique également, d'où mon questionnement précédent.

[mach3]

Bah je n'ai pas cette image là ... Pourquoi l'image de l'espace-temps vrillé induit qu'une particule sur une trajectoire sortante serait entraînée dans le sens opposé de la rotation ?

peut-être parce que ce n'est qu'une image imparfaite pour vulgariser la chose...

m@ch3

[papy-alain]

peut-être parce que ce n'est qu'une image imparfaite pour vulgariser la chose...

m@ch3

Oui, mais tu confirmes qu'une trajectoire sortante soit entraînée dans le sens inverse de la rotation du TN ?

[mach3]

Oui, mais tu confirmes qu'une trajectoire sortante soit entraînée dans le sens inverse de la rotation du TN ?

En champ faible on peut considérer qu'il y a un champ gravitoélectrique (la gravitation de Newton habituelle) et un champ gravitomagnétique. Ces champs causent des forces sur les masses d'une manière similaire aux champs électriques et magnétiques sur les charges. Notamment, le champ gravitomagnétique n'agit que sur les masses en mouvement, et la force appliquée est telle que le triplet vitesse-champ-force est direct.
Admettons que le champ soit orienté vers le haut, une masse allant vers l'avant sera déviée vers la droite alors qu'une masse allant vers l'arrière sera déviée vers la gauche.

m@ch3

[papy-alain]

En champ faible on peut considérer qu'il y a un champ gravitoélectrique (la gravitation de Newton habituelle) et un champ gravitomagnétique. Ces champs causent des forces sur les masses d'une manière similaire aux champs électriques et magnétiques sur les charges. Notamment, le champ gravitomagnétique n'agit que sur les masses en mouvement, et la force appliquée est telle que le triplet vitesse-champ-force est direct.
Admettons que le champ soit orienté vers le haut, une masse allant vers l'avant sera déviée vers la droite alors qu'une masse allant vers l'arrière sera déviée vers la gauche.

m@ch3

Dans quelle mesure ce que tu décris correspond il au vortex généré par l'effet Lens-Thirring ? Est ce valable également pour les particules sans masse ?

[mach3]

Dans quelle mesure ce que tu décris correspond il au vortex généré par l'effet Lens-Thirring ? Est ce valable également pour les particules sans masse ?

Le gravitoelectromagnétisme est une approximation de la RG en champ faible. C'est lui qui permet de prédire quantitativement l'effet Lense-Thirring pour des cas autres que les trous noirs de Kerr. En effet, il n'y a pas de solution connue pour l'espace-temps à l'extérieur d'un astre en rotation. Autant pour un astre à symétrie sphérique sans rotation, la géométrie à l'extérieur est celle de Schwarzschild, autant pour un astre à symétrie sphérique en rotation, la géométrie à l'extérieur n'est pas celle de Kerr.

Concernant les particules sans masse, elles sont toutes aussi concernées que les particules massives.

m@ch3

[jacknicklaus]

il y a d'autre cas qui contredisent l'idée : "espace temps entrainé par la rotation". En voici un autre :

- pour un même rayon r (coordonnée) donné, il peut exister deux orbites équatoriales, correspondant à des parcours dans le sens de rotation de l'objet massif, ou dans l'autre sens. De manière tout à fait contre-intuitive, la période orbitale la plus courte est celle ... de la rotation dans dans le sens opposé.

Moralité (bis répétita) l'image de vulgarisation "espace-temps entraîné par la rotation" est erronée.

[manukatche]

L'effet Lense Thiring (ou entrainement du référentiel), est bien réel est assez facile à expliquer intuitivement. Il suffit de se figurer qu'on place une particule test autours de l'astre : l'effet se traduit par un entrainement de la particule dans le sens de rotation de l'astre.

De manière tout à fait contre-intuitive, la période orbitale la plus courte est celle ... de la rotation dans dans le sens opposé.

Moralité (bis répétita) l'image de vulgarisation "espace-temps entraîné par la rotation" est erronée.

Oulà il y a contradiction ici. Dans ce cas je vais accepter la réponse de Gilgamesh , il est bien plus calé en la matière que Jacknicklaus...

[mach3]

Non, Jacknicklaus a raison. Le champ gravitomagnétique à l'extérieur d'un astre en rotation est dans le même sens que le moment cinétique de l'astre.
Un satellite tournant dans le même sens que l'astre subit donc une force gravitomagnétique centrifuge (simple règle de la main droite, vitesse sur le pouce, champ sur l'index, force sur le majeur), ce qui fait que c'est comme si la gravité de l'astre était plus faible et il faut donc qu'il aille moins vite pour que son orbite soit circulaire (en comparaison avec le même cas sans rotation), moins vite donc période plus longue. Et inversement pour le satellite qui va dans le sens contraire et qui ressent une force gravitomagnétique centripète.

https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitoelectromagnetism

m@ch3

[jacknicklaus]

. Dans ce cas je vais accepter la réponse de Gilgamesh , il est bien plus calé en la matière que Jacknicklaus...

Sans aucun doute

il faut simplement ne pas surinterpréter ce qu'à dit Gilgamesh, qui est absolument exact :

Il suffit de se figurer qu'on place une particule test autours de l'astre : l'effet se traduit par un entrainement de la particule dans le sens de rotation de l'astre.

si on lâche une particule test, immobile, alors elle est bel et bien entraînée dans le même sens.

[papy-alain]

Je pense qu'on mettra tout le monde d'accord en disant que les géodésiques que suivent les particules en chute libre sont orientées dans le sens de la rotation mais que l'espace-temps n'est pas, à proprement parler, "entraîné" dans le sens de la rotation.
A défaut du Nobel de physique, je postule pour le Nobel de la paix.

[mach3]

si on lâche une particule test, immobile, alors elle est bel et bien entraînée dans le même sens.

pour être plus complet, au départ, elle est attirée vers le centre (elle est immobile donc pas de force gravitomagnétique), son mouvement devient alors centripète, et à ce moment là, elle est déviée dans le sens de rotation par le champ gravitomagnétique.

m@ch3

[jacknicklaus]

Je pense qu'on mettra tout le monde d'accord en disant que les géodésiques que suivent les particules en chute libre sont orientées dans le sens de la rotation

toujours pas.Tant que la géodésique est parcourue dans le sens sortant (dr/dtau > 0), l'effet d'entraînement (dphi/dtau) est dans l'autre sens : Géodésique ou chute libre ne sont pas synonyme de trajectoire entrante...

A défaut du Nobel de physique, je postule pour le Nobel de la paix.

bah, il n'y a de guerre nulle part dans ce post...

[manukatche]

Bonjour,

Il est bien question de charge gravitomagnétique ?
Mach 3 parle dans un premier temps de charge gravitoelectromagnétique puis enchaîne sur une charge gravitomagnétique sans que je comprenne la transition entre ces 2 types de charge...

Plus j'essaie de comprendre, moins je comprends

[jacknicklaus]

Gravitoélectromagnétisme est une dénomination plus rigoureuse que simplement gravitomagnétisme, qui est cependant le terme consacré dans la littérature. Donc c'est pareil.
Faut simplement bien comprendre qu'en champ faible, il y a une fascinante similitude entre les équations décrivant l'électromagnétisme (trajectoires de particules chargées dans un champ EM) et celles de la RG (trajectoires de particules massives en "espace-temps-courbe-mais-pas-trop") . Ce qui permet d'appliquer tout un arsenal de techniques éprouvées depuis des siècles au cas de la RG.

Une seconde chose à comprendre c'est que les effets décrits restent valables en champ fort. Par exemple, la différence de période orbitale peut s'expliquer comme l'a fait mach3. Elle peut aussi se calculer directement avec l'équation des géodésiques en métrique de Kerr, ce qui est simple dans la cas d'une orbite dans plan équatorial et circulaire (et horriblement compliqué dans le cas général). On tombe assez vite (en unités RG) sur
où a est le moment cinétique par unité de masse de l'objet massif. On voit alors que la solution en + (tourne dans le même sens) donne une valeur de période T plus grande que dans le cas opposé. Et on retrouve Kepler si a = 0.

Une troisième chose est que ces effets restent valides même si l'objet ne forme pas un TN. Ils ont été déjà mesurés en orbite terrestre (expérience Gravity Probe B)

[viiksu]

Bonjour
Moi j'aimerais savoir ce qui tourne dans un TN de Kerr, sachant qu'un TN est essentiellement du vide?

[Gilgamesh]

Oulà il y a contradiction ici. Dans ce cas je vais accepter la réponse de Gilgamesh , il est bien plus calé en la matière que Jacknicklaus...

Euh... sur ce coup là, surement pas Il me semble bien que Jacknicklaus et mach3 ont étudié l'affaire avec bien plus de profondeur.

[papy-alain]

Bonjour
Moi j'aimerais savoir ce qui tourne dans un TN de Kerr, sachant qu'un TN est essentiellement du vide?

La masse qui a initialement constitué le TN n'a pas disparu par magie. La matière s'y trouve toujours, même si on ne sait pas sous quelle forme.

[jacknicklaus]

Bonjour
Moi j'aimerais savoir ce qui tourne dans un TN de Kerr, sachant qu'un TN est essentiellement du vide?

Rien. absolument rien si on parle du modèle décrit par la métrique de Kerr

La métrique de Kerr, tout comme celle de Schwarzschild, est une solution exacte de l'équation d'Einstein dans le vide. Schwarzschild pour une solution à symétrie sphérique, indépendante du temps, sans charge. Kerr pour une symétrie cylindrique, indépendante du temps, sans charge.

[papy-alain]

Bonjour
Moi j'aimerais savoir ce qui tourne dans un TN de Kerr, sachant qu'un TN est essentiellement du vide?

Rien.

Pour dire cela, il faudrait pouvoir expliquer ce qu'est devenue la matière résultant de l'effondrement initial, et de celle qui s'y est ajoutée par accrétion.