Trou noir et âge (relatif ?) de notre Univers

[WhatsTheMatter]

Bonjour,

On s'accorde, ici sur la Terre, pour estimer que l'âge de notre Univers se situe entre 13,7 et 13,8 milliard d'années, par rapport à l'événement du Big bang, que l'on considère comme un commencement.

Richard Taillet, dans une vidéo sur youtube, nous parle du film Interstellar.
Si le temps à proximité d'un trou noir s'écoule différemment que pour nous sur Terre (selon cette vidéo, ou tout simplement la théorie de la Relativité Générale), est-ce que pour les personnes vivant à proximité de ce trou noir, l'âge de l'Univers leur parait être le même ou bien comme dans le film avec un rapport / facteur de 60 000 ?
(Après j'imagine que ça dépend si ce trou noir est apparu au "début" ou bien s'il s'est formé "entre-temps".)

Je me doute que personne ne vit à proximité d'un trou noir.
Je débute (je veux dire que je me rends compte du décalage de connaissances), beaucoup de choses m'échappent, soyez cléments.
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[Gilgamesh]

Bonjour,

On s'accorde, ici sur la Terre, pour estimer que l'âge de notre Univers se situe entre 13,7 et 13,8 milliard d'années, par rapport à l'événement du Big bang, que l'on considère comme un commencement.

Richard Taillet, dans une vidéo sur youtube, nous parle du film Interstellar.
Si le temps à proximité d'un trou noir s'écoule différemment que pour nous sur Terre (selon cette vidéo, ou tout simplement la théorie de la Relativité Générale), est-ce que pour les personnes vivant à proximité de ce trou noir, l'âge de l'Univers leur parait être le même ou bien comme dans le film avec un rapport / facteur de 60 000 ?
(Après j'imagine que ça dépend si ce trou noir est apparu au "début" ou bien s'il s'est formé "entre-temps".)

Je me doute que personne ne vit à proximité d'un trou noir.
Je débute (je veux dire que je me rends compte du décalage de connaissances), beaucoup de choses m'échappent, soyez cléments.

Alors techniquement, il serait impossible de se tenir à 1,00000000028 rayon de Schwarzschild (Rs) du trou noir pour avoir ce ratio (la dernière orbite stable est à 1,5 Rs), mais autrement oui, une horloge située là depuis l'origine de l'Univers aurait mesurée 13,8/60 000 milliards d'année.

[WhatsTheMatter]

Bonjour Gilgamesh,
Mille merci pour cette réponse.

En ce qui concerne la proximité / distance / stabilité de l'orbite autour du trou noir, j'imagine que cela signifie que lorsque l'on se trouve aussi proche, alors on va finir dans le trou noir, quoi que l'on fasse, même si on a pas encore franchit l'horizon des événements. Bref que l'on peut considérer d'ores et déjà qu'on fait parti de ce trou noir, et que lorsqu'on s'en échappera ce sera sous forme de rayonnement façon Stephen Hawking.
Du coup je pense à une autre chose : si je veux aller rencontrer quelqu'un qui vit là-bas (proche du trou noir, mais pas trop), pour en faire un pote et philosopher avec lui autour d'une bière locale, de l'âge de l'Univers, quelle sera la nature de nos discussions quand on comparera ce que marquent nos horloges fiables et respectives ? Nous serons d'accord ou pas ? L'univers aura deux âges différents ? Mon horloge va-t'elle changer pendant mon voyage, vu que je bouge vers cette personne ? Comment arriverons-nous à trouver une cohérence / un accord cette personne et moi sur l'âge de l'Univers ? J'ai l'impression qu'il faut une certaine cohérence entre les deux perceptions.
Je sais c'est très égocentré, je suis preneur de toute autre façon de penser.

[Gilgamesh]

Bonjour Gilgamesh,
Mille merci pour cette réponse.

En ce qui concerne la proximité / distance / stabilité de l'orbite autour du trou noir, j'imagine que cela signifie que lorsque l'on se trouve aussi proche, alors on va finir dans le trou noir, quoi que l'on fasse, même si on a pas encore franchit l'horizon des événements. Bref que l'on peut considérer d'ores et déjà qu'on fait parti de ce trou noir, et que lorsqu'on s'en échappera ce sera sous forme de rayonnement façon Stephen Hawking.

Oui c'est ça, à moins de disposer d'une réserve d'énergie illimitée pour résister à la gravité, en dessous de 1,5 Rs on est en route directe (très rapide, à quasi c) vers l'horizon sans retour.

Du coup je pense à une autre chose : si je veux aller rencontrer quelqu'un qui vit là-bas (proche du trou noir, mais pas trop), pour en faire un pote et philosopher avec lui autour d'une bière locale, de l'âge de l'Univers, quelle sera la nature de nos discussions quand on comparera ce que marquent nos horloges fiables et respectives ? Nous serons d'accord ou pas ? L'univers aura deux âges différents ? Mon horloge va-t'elle changer pendant mon voyage, vu que je bouge vers cette personne ? Comment arriverons-nous à trouver une cohérence / un accord cette personne et moi sur l'âge de l'Univers ? J'ai l'impression qu'il faut une certaine cohérence entre les deux perceptions.
Je sais c'est très égocentré, je suis preneur de toute autre façon de penser

En imaginant que vous soyez deux Ents très très vieux qui avez tout vu depuis le Big Bang, vous raconterez la même histoire. Mais lui dira : "Tu te souviens du découplage matière - rayonnement ? J'avais 6 ans !" Et tu lui répondras : "Pour sûr que je m'en souviens, mais j'en avais 380 000."

[A voir en vidéo sur Futura]

[Pio2001]

En ce qui concerne la proximité / distance / stabilité de l'orbite autour du trou noir, j'imagine que cela signifie que lorsque l'on se trouve aussi proche, alors on va finir dans le trou noir, quoi que l'on fasse, même si on a pas encore franchit l'horizon des événements.

Bonjour,
Non, la limite à partir de laquelle tu es aspiré quoi que tu fasses est par définition l'horizon. Pour un trou noir statique éternel, l'horizon est une sphère de rayon égal à 1 rayon de Schwarzschild.
Donc si tu es à 1,00000000028 rayon de Schwarzschild (Rs), en théorie tu peux encore faire demi-tour. En pratique, l'accélération nécessaire te fera revenir à l'état de jet de particules relativistes.

[Amanuensis]

Annullé .

[Amanuensis]

Non, la limite à partir de laquelle tu es aspiré quoi que tu fasses est par définition l'horizon.

Il me semble aussi.

Donc si tu es à 1,00000000028 rayon de Schwarzschild (Rs), en théorie tu peux encore faire demi-tour. En pratique, l'accélération nécessaire te fera revenir à l'état de jet de particules relativistes.

L'accélération nécessaire doit dépendre de Rs (le scalaire de Kretschmann (= carré de la courbure moyenne) sur l'horizon est fini et n'est pas invariant d'échelle--il varie en 12/Rs^4--)

Par ailleurs, cela ne peut pas être indépendant de l'angle d'incidence (entre le cas radial et le cas tangent). Il ne me semble pas impossible qu'une trajectoire très rapide tangente puisse passer "très près" à accélération propre faible. (Alors que l'accélération est vraisemblablement énorme dans le cas radial...)

[BrainMan]

Du coup je pense à une autre chose : si je veux aller rencontrer quelqu'un qui vit là-bas (proche du trou noir, mais pas trop), pour en faire un pote et philosopher avec lui autour d'une bière locale, de l'âge de l'Univers, quelle sera la nature de nos discussions quand on comparera ce que marquent nos horloges fiables et respectives ?

Nous serons d'accord ou pas ?

Non, lorsque vous vous retrouvez, les horloges n'indiqueront pas la même heure.
Chacun ayant séjourné dans son propre environnement (ceci vaut aussi pour l'horloge), la date indiquée par chacun ne sera pas la même.
Par contre, si l'un des deux rejoint l'autre, les deux horloges cessent de se décaler (elles gardent juste le décalage initial).

Mais indépendamment de l'horloge... l'univers c'est l'univers.
Donc, pour celui qui vit sur Terre, l'Univers évolue comme vous le connaissez, et pour celui qui vit proche du TN, l'Univers évolue comme vous le connaissez... sauf qu'il parait évoluer à une autre vitesse (car cette vitesse est relative à l'observateur) pour celui qui se trouve proche du TN.

L'univers aura deux âges différents ?

En soi, l'Univers, ni aucune portion de celui-ci, n'a de date en propre.
La durée n'est pas une propriété de la matière, c'est une propriété qui émerge de la relation d'une portion de matière avec une autre portion de matière (l'horloge et nous-même étant faits de matière, ça nous concerne).

Mon horloge va-t'elle changer pendant mon voyage, vu que je bouge vers cette personne ?

Si je comprend votre interrogation, vous vous demandez si lorsque les deux observateurs se rejoignent, les horloges (qui indiquent aussi la date) vont rattraper le temps perdu (ou l'inverse) et défiler plus vite (ou plus lentement) pour au final indiquer la même date au moment de la rencontre ?
Il est vrai que ça parait logique...si la date était une propriété de la matière.
Mais donc non, comme déjà indiqué plus haut.

Ensuite, l'horloge "ne change pas" (sinon ce serait une mauvaise horloge).
Localement l'horloge rend compte d'une invariance locale des phénomènes physiques et de ce fait de l'universalité des lois physiques (valable dans tout l'Univers de la même manière... localement pour un observateur local).
S'agissant d'un principe (vérifié pour le moment et non démontré) on l'admet jusqu'à "preuve du contraire" (si on observait des incohérences par exemple on pourrait commencer à mettre ce principe en cause...)

Par contre et c'est le point que vous soulevez, l'observation (non locale) d'un phénomène distant ne fournit pas les mêmes données "brutes".
Ça parait intuitivement et selon notre expérience du monde assez évident; ce n'est même pas une particularité de la relativité.
Par exemple, vous n'avez pas la même perspective particulière sur un objet distant selon votre position dans l'espace.
De même, vous n'êtes pas soumis à la même gravité selon la distance à laquelle vous vous situez d'un objet massique.
Ceci indique-t-il que le monde "est" différent selon l'observateur ? (par exemple pour un observateur situé près du TN et pour un autre situé plus loin ?)

En l'absence de théorie, oui...(genre un multivers induit par le manque de connaissance ).
Mais dés lors qu'on peut expliquer de manière cohérente (pour l'ensemble des observateurs actuels et possibles) la raison de la différence d'observation des "données brutes" (ce qu'on obtient au point de mesure), on obtient un monde unique, valable pour tous les observateurs.
C'est presque une tautologie... mais sans en être bien conscient, on ne comprend pas la problématique que vous présentez.

Ceci est par exemple aussi valable pour "la" perspective dans l'espace : "On peut" unifier l'ensemble des points de vue de tous les observateurs dans l'espace par l'abstraction mathématique.
Bien que chaque observateur dans l'espace puisse observer une autre configuration du ciel...

Pour la relativité, contrairement à la perspective dans l'espace assez simple car elle ne fait appel qu'à l'espace, une autre difficulté apparait; celle du temps.
Mais sinon, la méthode de l'unification des points de vue reste la même, il me semble.

Comment arriverons-nous à trouver une cohérence / un accord cette personne et moi sur l'âge de l'Univers ?

Tout dépend en fait de la manière qui a amené à déterminer l'âge de l'Univers.
Si vous avez utilisé le même phénomène physique local pour établir la seconde, vous n'obtiendrez simplement pas le même âge à l'Univers que vous observez.
Si vous avez utilisé le même phénomène physique non local, genre une chandelle standard, et que vous comptez en nombre et sous-unités de temps d'apparition ou disparition de chandelles standard, vous obtiendrez le même âge pour l'univers.
Reste à trouver un phénomène périodique dont la disposition permet de déterminer "une date" à l'échelle de l'Univers pour se mettre d'accord.