Le trou noir est une boule bowling ?

[Kiristi Madam]

Bonjour,

En fait, je pensais jusqu'ici que le trou noir était juste un astre ultra-dense, mais comme peut-être l'être une planète.
Juste, pour le trou noir, sa densité étant si extrême qu'elle empêcherait la lumière de s'échapper (contrairement à une planète, étoile, etc. qui ne le sont pas assez).

Mais apparemment, ça n'est pas le cas : la sphère noire que l'on voit est juste l'horizon des évènements. Jusqu'ici, je croyais que c'était justement la surface du trou noir et sa surface "solide". Mais en fait non (corrigez moi si je me trompe), y a pas plus de matière sur cet "horizon" qu'à l'extérieur de celui-ci. Et on peut continuer à s'enfoncer sous l'horizon, sans rencontrer la matière ultra-dense du trou noir.

Mais alors, quel est le diamètre réel du trou noir, là où toute sa matière est tassée ?

Kiristi
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[f6bes]

Bjr à toi,
Voir Google :
http://www.google.fr/url?sa=t&rct=j&...78677474,d.ZWU

Apparemment il y en a de tous diamétres .Bonne soirée

[obi76]

Bonjour,

vous avez parfaitement raison : ce que l'on "voit" d'un trou noir, c'est son horizon des événements. Le rayon de cet horizon est appelé le rayon de Schwarzschild. Il est possible de trouver la masse d'un trou noir en connaissant son rayon de Schwarzschild (c'est proportionnel), mais pour remonter à son diamètre interne, c'est un peu plus compliqué, puisque pour ça il faut connaître sa densité. Et visiblement, c'est très variable...

Par exemple, un trou noir d'un mètre de rayon aurait une masse de . Pour savoir "au centre" la taille de la boule où la matière est condensée, il faut connaître sa densité, et là... problème

Cordialement,

[Gilgamesh]

Bonjour,

En fait, je pensais jusqu'ici que le trou noir était juste un astre ultra-dense, mais comme peut-être l'être une planète.
Juste, pour le trou noir, sa densité étant si extrême qu'elle empêcherait la lumière de s'échapper (contrairement à une planète, étoile, etc. qui ne le sont pas assez).

Mais apparemment, ça n'est pas le cas : la sphère noire que l'on voit est juste l'horizon des évènements. Jusqu'ici, je croyais que c'était justement la surface du trou noir et sa surface "solide". Mais en fait non (corrigez moi si je me trompe), y a pas plus de matière sur cet "horizon" qu'à l'extérieur de celui-ci. Et on peut continuer à s'enfoncer sous l'horizon, sans rencontrer la matière ultra-dense du trou noir.

Mais alors, quel est le diamètre réel du trou noir, là où toute sa matière est tassée ?

Kiristi

Comme mentionné par obi, c'est encore un problème ouvert. Si on se base sur les théories de gravités quantiques, on devrait avoir une densité de l'ordre de la densité de Planck soit qqchose dans les ~ 10⁹⁶ kg/m3.

[A voir en vidéo sur Futura]

[maxwellien]

Bonjour, si je me souviens le diamètre d'un trou noir n'était pas lié à sa densité!!!

[Kiristi Madam]

Mais alors, quid des articles scientifiques qui disent qu'un trou noir, c'est juste une "bulle noire" qui représente là où rien ne peut s'échapper (l 'horizon), et au centre de cette bulle, un point où la masse est quasi-infinie ?
Source :
http://www.pourlascience.fr/ewb_page...nues-22380.php

[obi76]

Bonjour, si je me souviens le diamètre d'un trou noir n'était pas lié à sa densité!!!

relire ce que j'ai écris.

[maxwellien]

mais pour remonter à son diamètre interne, c'est un peu plus compliqué, puisque pour ça il faut connaître sa densité.

Il existe des trous noirs de diamètre solaire et ayant des densitées voisines de celle de l'eau!

[obi76]

Vous faites la différence entre densité et masse ? La densité, c'est la masse divisée par le volume.

Le volume varie en r^3, la masse en r. Donc la densité varie en 1/r², normal... On peut même avoir de gigantesques trous noirs avec une densité moindre que celle de l'air en jouant à ça...

[Kiristi Madam]

En fait, sans entrer dans les calculs compliqués, y a un truc bizarre :

Quand un objet atteint l'horizon des évènements, c'est comme si le temps s'arrêtait, et d'un oeil extérieur ( http://www.astronomes.com/la-fin-des...-espace-temps/ ), nous le verrions figé pour l'éternité à la surface de cet horizon. Mais alors dans ce cas, il doit y avoir un amas épais et infranchissable de matière sur cet horizon des évènements, puisqu'elle n'aura pas le ... temps, de d'isparaître tout au fond du trou noir ?

[obi76]

Quand un objet atteint l'horizon des évènements, c'est comme si le temps s'arrêtait

Qui vous a dit ça ?

[Kiristi Madam]

Plus la gravité est élevée, plus le temps se dilate, ralenti pour la personne, jusqu'à devenir infini quand la gravité est supérieure à la vitesse de la lumière (=l'horizon des évènements !). Sources :
http://www.astronomes.com/la-fin-des...-espace-temps/
http://trounoir.pagesperso-orange.fr..._du_temps.html

[obi76]

Plus la gravité est élevée, plus le temps se dilate, ralenti pour la personne,

Admettons

jusqu'à devenir infini quand la gravité est supérieure à la vitesse de la lumière (=l'horizon des évènements !).

Non, ça, ça ne veut rien dire.

[Kiristi Madam]

Eventuellement, me donner ta version des faits ?
Je ne suis pas scientifique de base, et j'essaye juste de comprendre...

Que se passe-t-il quand on atteint l'horizon des évènements ?

[maxwellien]

La densité, c'est la masse divisée par le volume.

Ah bon c'est nouveau ça
Désolé d'être puriste surtout en physique.

[obi76]

Je ne suis pas scientifique de base, et j'essaye juste de comprendre...

Aucun soucis, le forum est là pour ça

Que se passe-t-il quand on atteint l'horizon des évènements ?

Effectivement, le temps ne se dilate pas de la même manière qu'un observateur qui serait loin du trou noir, mais il ne s'"arrête" pas pour autant. Enfin là on rentre dans les subtilités de la théorie de la relativité que je ne maîtrise clairement pas suffisamment pour ne pas dire de bêtises.

D'autres forumeurs seront bien plus à même à vous répondre sur cette question, juste un peu de patience en attendant qu'ils passent par ici

[obi76]

Ah bon c'est nouveau ça
Désolé d'être puriste surtout en physique.

OK, la masse volumique qui est voisine de celle de l'eau (ce qui ne change absolument rien à mon explication, qui reste valable).

Densité ou masse volumique, à un facteur près c'est la même chose.

[maxwellien]

Au delà de la singularité les corps sont piégés et ne peuvent plus faire demi tour et entretiennent ainsi la masse du trou noir

[obi76]

Au delà de la singularité les corps sont piégés et ne peuvent plus faire demi tour et entretiennent ainsi la masse du trou noir

Heum, vous voulez vraiment titiller le côté puriste de la physique...? Parce que là on peut s'amuser aussi avec ce que vous venez de dire...

[maxwellien]

Je m'efforce d'être pédagogue car il est très difficile de parler trou noir sans support matématique donc ma précédente réponde n'est pas très fausse.
La singularité du trou noir peut être contournée en utilisant un autre système de coordonnées (coordonnées d'Edington, Kruskal).

[obi76]

Je m'efforce d'être pédagogue car il est très difficile de parler trou noir sans support matématique.
La singularité du trou noir peut être contournée en utilisant un autre système de coordonnées (coordonnées d'Edington, Kruskal).

Je sais, mais c'est à partir du niveau de l'horizon que rien ne sort, pas de la singularité...

[Kiristi Madam]

En fait, en lisant depuis 2-3 heures des tas d'articles sur les trous noirs, j'apprend que plus on approche du trou noir, plus de notre point de vue, le temps à l'extérieur du trou noir semble s'accélérer, jusqu'à en principe passer en un éclair au moment où on atteint l'horizon des évènements, et donc on peut assister à la fin de notre soleil, de l'univers, etc. (et d'un oeil extérieur donc, plus on s'approche du trou noir, plus on semble ralenti, jusqu'à se figer dès qu'on touche son horizon - mais la lumière virant au rouge, on finirait par devenir indétectable, et donc noir).

Bon, admettons... mais dans ce cas, si d'un oeil externe, le temps s'arrête dès qu'on atteint l'horizon des évènements, il nous faudrait de son point de vue l'éternité (littéralement !) pour atteindre le coeur du trou noir, à savoir sa singularité... Donc bon :/ J'ai pas trouvé d'article qui expliquait bien ce paradoxe (en même temps... les trous noirs sont pas les choses les plus évidentes à expliquer )

[Deedee81]

Salut,

Le temps que j'arrive et une des questions en suspend est résolue

les trous noirs sont pas les choses les plus évidentes à expliquer )

En effet.

J'ai écrit ceci :
http://fr.scribd.com/doc/204166860/V...es-etoiles-pdf

Ca pourrait t'intéresser. C'est de la vulgarisation et il y a tout un grosse partie sur les trous noirs.

Concernant la remarque de Maxwellien, pour être précis, on a deux singularités dans les trous noirs :
- la singularité centrale, qui est physique et ne dépend pas du système des coordonnées (comme dit plus haut, ça doit être en fait non singulier mais plutôt un état de densité, température, pression extrême et qu'on ne comprend pas vraiment).
- la singularité sur l'horizon qui n'est due qu'à un mauvais choix des coordonnées. Ainsi, dans les coordonnées de Schwartzchild (malheureusement les plus répandues y compris comme support de vulgarisation) il y a une singularité sur l'horizon et même un échange du temps et de l'espace. En fait, c'est out à fait artificiel, c'est juste la signification des variables r, t utilisées qui change. Un observateur en chute libre dans un trou noir ne constaterait rien de particulier en passant l'horizon, juste une augmentation progressive des forces de marées (déjà mortelle pour un trou noir stellaire sur l'horizon, mais assez faible pour un trou noir super massif sur l'horizon) et un rétrécissement progressif et de plus en plus lumineux de son champ de vision s'il regarde derrière lui (ça je ne l'ai pas calculé, je l'ai vu sur des simulations publiées dans Pour La Science ). Un système de coordonnées qui reflète mieux tout cela est celui de Kruskal-Szekeres.

[Kiristi Madam]

Je suis en train de réaliser un cours en ligne sur les trous noirs, et j'aimerais vraiment que quelqu'un puisse me dire où se situe le paradoxe là-dedans :

A l'horizon des évènements, le temps se fige (si un type tombe dans un trou noir, on va le voir de plus en plus lentement chuter jusqu'à sembler figé à son horizon des évènements pour l'éternité : http://www.astronomes.com/la-fin-des...-espace-temps/). A partir de là, si la matière se fige, le point de singularité (le coeur de trou noir) n'a jamais pu avaler la moindre matière, étant donné que le temps est ralenti au delà de l'entendement là-dedans.

Et pourtant, le trou noir de notre galaxie fait bien dans les 4 millions de masses solaires, donc il a bien dû grignoter pendant tout ce temps !

Je ne comprends pas.

[0577]

Bonjour,

dans le strict cadre de la relativité générale, il n'y a pas de paradoxe.

Comme rappelé plus ou moins explicitement dans les messages précédents, on a les deux faits suivants:

1) un observateur 1) en chute libre vers un trou noir franchit l'horizon après un intervalle de temps propre fini et de même atteint la singularité en un intervalle de temps propre fini.

2)pour un observateur 2) extérieur situé à grande distance du trou noir et observant l'observateur 1) en chute libre vers le trou noir, l'observateur 1) ne franchit jamais l'horizon. Le point d'espace-temps où l'observateur 1) franchit l'horizon est vu par l'observateur 2) à un instant "temps propre = +infini".

Il n'y a pas de contradiction entre 1) et 2) parce que les temps propres des observateurs 1) et 2) sont différents. En relativité générale, il n'y a pas de temps absolu et une expression comme "n'a jamais pu" n'a donc pas de sens en absence de référence à un observateur. Pour ces questions, il est utile de faire un dessin (diagramme de Penrose ou autre), en particulier pour se convaincre du fait que la structure globale de l'espace-temps est bien définie.

(les "paradoxes potentiels" deviennent beaucoup plus importants si on sort du cadre strict de la relativité générale et si on introduit la physique quantique avec radiation de Hawking, évaporation... mais je ne crois pas que ce soit le sujet de la question).

[Kiristi Madam]

Bonjour 0577,
Tu répètes ce que je viens de dire, avec du blabla scientifique en plus, si je peux me permettre. Et ça résoud absolument pas ce paradoxe ; à savoir même si l'observateur se voit tomber dans le trou noir jusqu'à sa singularité, on s'en fout pas mal car il ne s'en rend pas compte mais il va mettre l'éternité pour le faire, pour quiconque en dehors du trou noir. Donc, rien n'a jamais pu tomber dedans, si ce n'est dans 99999999999999999 années.

[Deedee81]

Salut,

Ce temps ralentit ce n'est que pour un observateur extérieur, pas pour celui qui franchit l'horizon. On peut le voir comme une "illusion" (avec des guillemets quand même, car c'est pas un bête effet d'optique). Et il n'y a donc pas de paradoxe.

Pour bien le voir :

Suppose que tu vois un amis partir vers le trou noir. Il y va en chute libre. Tu te rends compte que c'est dangereux. Tu le poursuit donc avec des super réacteur pour aller à une vitesse beaucoup plus grande, éventuellement proche de 'c'. Tu le rattrapes et vous faites demi-tour.

Supposons maintenant que tu attends. Tu attends fort longtemps. Quelle importance, n'est-ce pas, puisque de ton point de vue il s'approche de l'horizon sans jamais le franchir. Tu te décides enfin et tu fonces pour le rattraper. Tu le rattrapes et là.... zut ! Tu l'as rattrapé sous l'horizon, vous être foutus !

Il y a donc bien un point de non retour. Et il est assez facile de le visualiser avec un diagramme de Penrose par exemple.
Voir ici : http://fr.scribd.com/doc/204166860/V...es-etoiles-pdf où je décrit cette situation.

Dire "à telle date quelle chose est-il entré dans le trou noir" est une mauvaise question, voire une question dénuée de sens car le temps n'est pas absolu et en relativité générale il est délicat de comparer le temps se déroulant en deux endroits différents et dans le cas où il y a un TN cela devient même insensé. Les diagrammes de Penrose ont l'avantage de permettre une bonne visualisation globale de l'espace-temps avec un trou noir.

[Kiristi Madam]

Merci Deedee pour l'explication, mais en fait, je ne comprends toujours absolument pas.

Est-ce qu'une force de gravité extrême ralenti le temps, oui ou non ? Sur tous les sites qui parlaient des effets des trous noirs sur le temps, ils disent qu'en approchant de l'horizon des évènements, on voit le monde extérieur au trou noir s'accélérer de plus en plus (et d'un oeil opposé, c'est nous qui ralentissons), et bientôt, une seconde représente 1 année... 1 siècle... 1 millénaire, etc. jusqu'à un temps infini. Juste à cause de la gravité intense qui finit d'ailleurs par engloutir la lumière, et exactement comme lorsqu'on approche de plus en plus de la vitesse de la lumière.

Sous l'horizon, nul ne sait vraiment ce qui se passe. Apparemment, là je suis partagé à l'idée de dire que le temps n'existe plus (à cause de la gravité qui le ralenti à l'infini d'un oeil extérieur). Le temps est donc relatif, certes, mais c'est le même problème posé que si on parlait des effets du temps aux vitesses proches de la lumière.

[Kiristi Madam]

Pour répondre à ton exemple (sympa d'ailleurs !) où tu vas récup ton ami qui tombe dans le trou noir, mais avant d'avoir atteint l'horizon des évènements : oui, de ton point de vue, il s'est juste écoulé le temps qu'il faut pour aller jusqu'à lui, le récupérer et prendre le large. Oui. Mais d'un oeil de quelqu'un qui nous observe d'assez loin avec une super longue vue, cette opération SOS va prendre peut-être 50 ans...

C'est un peu le même principe que le truc d'Einstein avec les frères jumeaux, avec l'un qui voyage très vite dans un vaisseau, et l'autre reste sur Terre

[Deedee81]

Salut,

Est-ce qu'une force de gravité extrême ralenti le temps, oui ou non ?

La question en soi est mal posée. Le temps absolu n'existe pas. Toute mesure du temps est relative (par exemple quand tu compares l'écoulement des événements de la journée à ce qu'indique une horloge). Si tu as deux observateurs A et B, A étant près d'une étoile massive et B loin, alors B va constater que le temps de A est ralenti. Et A voit l'inverse : pour lui le temps de B semble s'accélérer. D'où :

on voit le monde extérieur au trou noir s'accélérer de plus en plus

Attention avec ta comparaison pour la vitesse de la lumière. Si A se déplace extrêmement vite, B va constater que l'horloge de A ralentit. Mais A va aussi constater que l'horloge de B ralentit !!! (et pas "s'accélère") L'effet est réciproque et diffère en cela de l'effet gravitationnel.

Ceci dit, on peut utiliser les deux phénomènes pour faire des "paradoxes" de jumeaux, comme tu le signales.

Lorsque A franchit l'horizon des événements, il y a "coupure causale", exactement comme si A et B ne pouvaient plus avoir aucune relation entre eux. Dans un diagramme de Penrose de l'espace-temps, cela se traduit par des zones bien délimitées et totalement découplées (aucune trajectoire de type temps ou de type lumière ne peut aller d'un point de l'intérieur du trou noir vers un point extérieur. Comme en relativité générale, toute la physique est locale, on ne peut décrire les relations que localement ou de proche en proche avec des signaux, toute autre comparaison n'ayant aucun sens physique, c'est vraiment une coupure).