Lumière dans les trous noirs.

[invite632be7bf]

Bonjour! alors voila je me pose cette question existentielle

Est-il vrai que les trous noirs ne permettent pas la propagation de la lumière? Si oui, comment cela est-il possible??
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[Deedee81]

Salut,

Est-il vrai que les trous noirs ne permettent pas la propagation de la lumière? Si oui, comment cela est-il possible??

Les trous noirs n'empêchent pas la propagation de la lumière. Elle se fait juste de manière particulière.

Dit grossièrement, la gravité d'un trou noir est tellement grande que tout ce qui passe l'horizon est irrémédiablement attiré vers le centre du trou noir. Même la lumière.

De fait, un trou noir n'émet pas de lumière. D'où son nom. Si quelque chose qui tombe dans le trou noir émet de la lumière, alors cette lumière ira immédiatement vers le centre, jamais vers l'extérieur.

Deux précisions :

- Si cela te semble étrange que la lumière puisse "tomber" dans un trou noir, il faut savoir comment la gravité est décrite en relativité générale. En RG, les masses déforment l'espace-temps (la géométrie entre les points est modifiée, et la ligne la plus courte entre deux points peut être une courbe, comme à la surface d'une sphère par exemple). Et les objets en mouvement suivent les trajectoires les plus courte entre deux points (mouvement libre ou mouvement géodésique). Ainsi, la lumière suit aussi ces trajectoires courbées. Ce fut une grande confirmation de la théorie d'Einstein lorsqu'on confirma (lors d'une éclipse) que la lumière venant des étoiles était effectivement déviée en passant près du Soleil. Pour un trou noir, la déformation est telle que tous les chemins mènent vers le centre, tous.

Attention, c'est l'espace-temps qui est déformé, pas seulement l'espace. Il est mentalement difficile voire impossible de se représenter un espace courbe à 4 dimensions. il vaut mieux utiliser des diagrammes appropriés comme ceux de Kruskal-Szekeres ou encore mieux les équations.

- Un trou noir n'émet pas de lumière mais n'est pas invisible. D'une part, il exerce des effets gravitationnels autour de lui. C'est ainsi que s'est trahi le trou noir supermassif qui est au centre de notre galaxie : les étoiles tournent très vite autour. Ensuite, lorsque de la matière tombe dans le trou noir, elle ne tombe généralement pas verticalement (tout dépend de sa direction initiale, pour que ce soit pile vertical, il faudrait un sacré hazard). Elle tombe en spirale autour du trou noir en formant ce qu'on appelle un disque d'accrétion. A cause des frottements, ce disque est chauffé à des températures extrêmes émettant surtout dans le domaine des rayons X. La "signature" de ce rayonnement est caractéristique et est le signe de l'existence d'un objet très lourd et très compact, éventuellement un trou noir. Le trou noir supermassif au centre de la galaxie est assez calme, mais de temps en temps il avale des trucs qui passent un peu trop près de lui et il émet donc un rayonnement X détectable.

[holons]

bonjour,

Il faut surtout ne pas oublier que les trous noirs sont des objets hypothétiques.
biens à vous

[obi76]

Il faut surtout ne pas oublier que les trous noirs sont des objets hypothétiques.

Tant que ça ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

EDIT croisement avec Obi

Salut,

Il faut surtout ne pas oublier que les trous noirs sont des objets hypothétiques.

Il ne faut pas oublier non plus qu'on les observe (depuis un moment d'ailleurs).

Alors, qu'il correspondent exactement à leur description théorique, ça c'est autre chose (ce n'est jamais vrai à 100% car les objets théoriques sont souvent idéalisés). Mais au moins pour toute une série de caractéristiques (compacité, spectre caractéristique,...) ils correspondent à ce qu'en dit la RG.

Tu aurais dit ça il y a vingt ans, on aurait dit "on n'a que des preuves indirectes de leur existence" (essentiellement grâce aux galaxies actives). Mais maintenant ce n'est plus vrai.

[Chanur]

- Un trou noir n'émet pas de lumière mais n'est pas invisible. D'une part, il exerce des effets gravitationnels autour de lui. C'est ainsi que s'est trahi le trou noir supermassif qui est au centre de notre galaxie : les étoiles tournent très vite autour. Ensuite, lorsque de la matière tombe dans le trou noir, elle ne tombe généralement pas verticalement (tout dépend de sa direction initiale, pour que ce soit pile vertical, il faudrait un sacré hazard). Elle tombe en spirale autour du trou noir en formant ce qu'on appelle un disque d'accrétion. A cause des frottements, ce disque est chauffé à des températures extrêmes émettant surtout dans le domaine des rayons X. La "signature" de ce rayonnement est caractéristique et est le signe de l'existence d'un objet très lourd et très compact, éventuellement un trou noir. Le trou noir supermassif au centre de la galaxie est assez calme, mais de temps en temps il avale des trucs qui passent un peu trop près de lui et il émet donc un rayonnement X détectable.

Et pour compliquer les choses, d'après les travaux de Stephen Hawkings, un trou noir émet un rayonnement, dû aux particules quantiques du vide qui l'entoure : dans le vide apparaissent et disparaissent en permanence des particules, qui se désintègrent aussitôt. S'il apparaît une paire électron/positon et que le trou noir capte, par exemple, le positon, l'électron ne peut plus se désintégrer parce que ça violerait la conservation de la charge électrique, et il semble être émis par le trou noir, qui de ce fait, perd de la masse. Plus un trou noir est petit, plus il émet de particules, de sorte qu'un trou noir microscopique disparaîtrait en une fantastique explosion ...

Bien sûr, tout ça reste à être observé ou expérimenté ...

[obi76]

Bien sûr, tout ça reste à être observé ou expérimenté ...

Tout à fait, sachant que je me demande aussi autre chose à ce propos : si on a une paire positron/électron qui se forme, l'électron passe l'horizon, pourquoi n'en serai-t-il pas de même pour le positron ?? Vu la gravité gigantesque qui doit être présente aux frontières de l'horizon, je vois difficilement une paire électron/positron qui se formerai en partant à une vitesse proche de c l'un de l'autre...

[invite64686f3d]

Bonjour,

À Obi76 : peut-être grâce au principe d'incertitude d'Heisenberg, si l'on considère que la paire est très localisée sur l'horizon ?

[Chanur]

si on a une paire positron/électron qui se forme, l'électron passe l'horizon, pourquoi n'en serai-t-il pas de même pour le positron ??

Par hasard .
C'est extrêmement improbable, mais vu le nombre astronomique de particules concerné, ça se produit tout le temps.

Ceci dit, je ne suis pas allé y voir, et les travaux d'Hawkings, qui utilisent conjointement la physique quantique et la relativité générale sont pour le moins ardus. Mais, enfin, on lui a donné un prix Nobel pour ça.

[Chanur]

À Obi76 : peut-être grâce au principe d'incertitude d'Heisenberg, si l'on considère que la paire est très localisée sur l'horizon ?

Je crois que c'est ça, en tenant compte que plus le trou noir est petit, plus la variation de gravitation est grande pour deux points situés à des distances différentes de l'horizon. C'est pour ça que les petits trou noirs émettent plus de rayonnement apparent que les gros.

Ce qui est intéressant c'est qu'on peut l'interpréter comme un rayonnement thermique, le trou noir étant vu comme ayant une température inversement proportionnelle à sa masse et une entropie égale à la surface de son horizon (si je me souviens bien).

[albanxiii]

Bonjour,

Ceci dit, je ne suis pas allé y voir, et les travaux d'Hawkings, qui utilisent conjointement la physique quantique et la relativité générale sont pour le moins ardus. Mais, enfin, on lui a donné un prix Nobel pour ça.

Pourriez-vous nous donner le lien vers la page de la fondation Nobel où est présentée cette récompense ?
J'aimerais bien lire le discours de Hawking à cette occasion.....

[Deedee81]

Salut,

Tout à fait, sachant que je me demande aussi autre chose à ce propos : si on a une paire positron/électron qui se forme, l'électron passe l'horizon, pourquoi n'en serai-t-il pas de même pour le positron ?? Vu la gravité gigantesque qui doit être présente aux frontières de l'horizon, je vois difficilement une paire électron/positron qui se formerai en partant à une vitesse proche de c l'un de l'autre...

Ce n'est pas pour rien que le rayonnement de Hawking d'un trou noir est archi rikiki (en complément de la réponse de Chanur). Il l'est déjà pour les photons (de masse nulle), mais alors, là, pour des particules massives comme les électrons, ça doit être encore plus petit (je dit "ça doit être" car si la formule pour les photons est archi connue, je n'ai jamais vu celle pour des électrons. Même si je sais que cela existe).

Le rayonnement de Hawking ou celui de Unruh, on n'est pas près de les observer !!!!

Dommage, ce serait extrêmement intéressant (par exemple, pour vérifier si le spectre est parfaitement thermique ou non comme semble l'indiquer certaines théories de gravitation quantique).

[Deedee81]

Salut,

Pourriez-vous nous donner le lien vers la page de la fondation Nobel où est présentée cette récompense ?
J'aimerais bien lire le discours de Hawking à cette occasion.....

Ah tiens, je ne savais pas qu'il avait eut le Nobel pour ça. Et dire que j'ai potassé cette théorie Je suis impardonable.

Le site officiel est ici :
http://www.nobelprize.org/

Je suppose que tu y trouveras ton bonheur.

[Chanur]

Bonjour albanxiii

Pourriez-vous nous donner le lien vers la page de la fondation Nobel où est présentée cette récompense ?
J'aimerais bien lire le discours de Hawking à cette occasion.....

Au temps pour moi, après une rapide recherche, je crois que je me suis trompé et qu'Hawkings n'a pas eu le prix Nobel. Pourtant, il me semblait avoir lu qu'on lui avit donné le prix qu'Einstein n'avait jamais eu pour la relativité. Désolé.

Sur Stéphen Hawkings : http://fr.wikipedia.org/wiki/Stephen_Hawking

[albanxiii]

Re,

Effectivement... Mais Stephen Hawking a reçu le prix Wolf de physique.... c'est considéré, me semble-t-il, comme l'antichambre du Nobel.

Deede : mon post était taquin... vous auriez du faire comme Feynman : "refaire les calculs par vous même", tout vérifier

[Deedee81]

Salut,

Deede : mon post était taquin... vous auriez du faire comme Feynman : "refaire les calculs par vous même", tout vérifier

Je ne l'avais pas remarqué, je pensais que c'était sérieux. Je suis parfois candide