Trous noirs de Kerr

[powawa2]

Bonjour, je suis un élève de 1s et je dois faire une experience lors de mon Tpe sur la singularité des trous noirs de Kerr. Votre aide serait grandement apprécié
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[Nicophil]

Bonjour,

En 1ère ??

[Deedee81]

Salut,

Une expérience !!!!! Les TN (qu'ils soient de Kerr ou non) ne se trouvent pas vraiment en quincaillerie.

Est-ce que tu ne veux pas plutôt parler de :
- une expérience de pensée ?
- voire une simulation par analogie (comme les "trous noirs sonores") ?

De plus, décrire la structure de l'espace-temps autour de la singularité pour un TN de Kerr n'a rien de facile. C'est des mathématiques de haut vol en relativité générale. D'où clairement l'étonnement de Nicophil.

Peux-tu apporter des précisions sur ce que tu veux faire exactement, le contexte, l'aide demandée, etc.... ?

Merci,

[powawa2]

je dois expliquer la spaghetiffication d'un petit corps (astronaute) entrant dans un trou noir de kerr. Je dois obligatoirement faire une XP dans mon tpe. et sur les trous noirs c'est pas facile. j'avais penser à une modélisation de l'entree de l'astronaute mais je n'ai psa encore les compétences.. c'est pourquoi je me suis permit de demander votre aide

[A voir en vidéo sur Futura]

[powawa2]

et oui plus on est jeune mieux c'est si on veut devenir chercheur ou physicien

[Deedee81]

Salut,

je dois expliquer la spaghetiffication d'un petit corps (astronaute) entrant dans un trou noir de kerr. Je dois obligatoirement faire une XP dans mon tpe. et sur les trous noirs c'est pas facile. j'avais penser à une modélisation de l'entree de l'astronaute mais je n'ai psa encore les compétences.. c'est pourquoi je me suis permit de demander votre aide

Je suppose que tu veux parler des forces de marée et de l'entrainement dû à la rotation dès qu'on entre dans l'ergosphère.
Pas besoin d'approcher de la singularité pour ça. Pour un trou noir stellaire, c'est déjà mortel lorsqu'on approche de l'horizon !

Déjà, utile. Lire https://fr.wikipedia.org/wiki/Trou_noir_de_Kerr si ce n'est déjà fait
(éventuellement si tu ne comprends pas certains détails techniques ou des équations, ce n'est pas dramatique).

Ensuite, je ne sais toujours pas si ton expérience c'est : une vraie expérience ou une simulation ou une expérience de pensée.
Pour une vraie expérience, ça va être coton, la seule idée (un peu trop élémentaire sans doute) qui me vient à l'idée c'est une crème au chocolat dans lequel on verse un peu de crème fraîche et où on fait tourner. La crème fraiche forme alors des filets circulaires qui s'étirent avec la rotation. Bon, on peut utiliser autre chose que du chocolat. De là à déduire que je suis gourmand

Je n'ai pas de meilleure idée.

[powawa2]

j'esperais que mon XP soit une modélisation 3D d'une navette venant s'écraser contre un trou noir mais l'XP du chocolat me parait correct! merci de votre aide!

[Deedee81]

Salut,

J'ai une question toute bête. Le choix du trou noir de Kerr, c'est volontaire ? Pourquoi pas le cas plus simple du trou noir de Schwartzchild ?

[powawa2]

à vrai dire je ne sais pas.. c'était le choix de mon partenaire donc je l'ai suivi dans son choix

[Deedee81]

à vrai dire je ne sais pas.. c'était le choix de mon partenaire donc je l'ai suivi dans son choix

Je pense que les raisonnements à faire sur le trou noir (ce qui est nécessaire pour montrer ce qui se passe avec une expérience/simulation) sont plus simple avec un trou noir de Schwartzchild.
Puis après on ajoute l'effet de la rotation "inexorable" (l'ergosphère).

Evidemment tout dépend de jusqu'où on veut aller, tant du point de vue du réalisme (calculs détaillés ou juste une vision approchée des effets) que du point de vue expérimental (juste illustrer les effets ou une vidéo montrant les effets détaillés).

Sinon, ce qui peut aider, ce sont justement les effets :
- Un objet qui approche d'un trou noir se voit étiré fortement dans le sens radial. C'est l'effet des forces de marée (bien évidemment déjà visible simplement sur Terre avec le bourrelet des marées http://www.ifremer.fr/lpo/cours/maree/forces.html )
- A cause des effets relativistes, un observateur éloigné voit l'objet se ratatiner en approchant l'horizon (sans jamais le franchir, il le voit se figer). Cela peut sembler contradictoire avec l'effet précédent mais ce n'est qu'un effet relatif dû à la gravité extrême. L'objet qui tombe, lui, ne constate rien de tel et franchit l'horizon (avec coupure causale avec l'extérieur, il n'y a aucune relation et aucune comparaison temporelle possible entre les événements intérieurs et extérieurs au TN. Une phrase comme "que se passe-t-il à cet instant dans le TN" n'a tout simplement aucun sens).
- Avec la rotation, l'objet est forcé d'entrer en rotation autour du trou noir. D'autant plus fortement qu'il en est proche. Je n'ai jamais fait le calcul mais je pense que cela doit provoquer un effet analogue aux forces de marées. Quand l'effet est fort (et il l'est avec un TN de Kerr), l'objet doit être étiré dans le sens de la circonférence du TN.

Une bonne illustration de ce dernier phénomène est le disque d'accrétion dont on trouve facilement des illustrations sur le net.
Les forces d'étirement sont telles que cela provoque des frottements et échauffements considérables dans le disque (considérables au point tel qu'il y a émission de rayons X très caractéristiques).

Pour les autres effets, les diagrammes de Penrose sont utiles.
J'en parle ici http://fr.scribd.com/doc/204166860/V...es-etoiles-pdf
C'est vulgarisé mais précis et j'aborde divers effets.
Je n'ai toutefois pas abordé le cas des TN de Kerr mais comme je l'ai dit, on peut voir ça en deux temps.

Voilà, ça n'aidera pas vraiment pour l'expérience elle-même, mais si ça peut aider au moins pour comprendre ce qui se passe quand on approche d'un TN alors j'espère avoir été utile.

EDIT le premier et troisième effet, les étirements, sont mécaniques et mortels.
Le deuxième effet n'est constaté que par un observateur éloigné, ce n'est pas mécanique et l'objet n'a pas l'impression d'être écrasé.
Je pense que c'est important de le dire car si ce deuxième effet est important pour comprendre combien un TN est paradoxal, je suppose que la simulation, elle, doit prendre le point de vue de l'astronaute qui fait le voyage. Cet effet n'est donc pas très important.
EDIT Notons que les forces de marées sont dues à la "déviation géodésique". Je ne sais pas si c'est utile mais pour info. Les géodésiques sont les trajectoires les plus courtes dans l'espace-temps courbe et ce sont les trajectoires suivies par une particule test en chute libre (qui ne subit aucune force autre que la gravité). Pour un objet macroscopique, les différents points suivant des géodésiques qui s'écartent, la "cohésion" ne peut être maintenue que par des forces internes qui empêchent l'éclatement de l'objet. On qualifie de force de marée la force (fictive en RG au même titre que la force centrifuge, réelle en gravité newtonienne) responsable de l'étirement.

Les TN c'est (TRES) compliqué, mais il y a moyen de comprendre le sujet en se documentant. Le net regorge de documents de toutes sortes. Un peu de recherche documentaire est sans doute nécessaire.
Mais j'insiste sur le fait que les diagrammes de Penrose sont vraiment très utiles (et pas si difficiles à comprendre).

[Deedee81]

J'ai trouvé ceci justement :
http://blogs.futura-sciences.com/lum...terstellar-16/

Il y a un beau diagramme de Penrose pour des TN de Kerr (avec espace-temps "maximal", ce qui conduit aux trous de ver and cie, ce n'est pas nécessairement réaliste).

[powawa2]

Merci pour ton aide mais c'était le moment cinétique du TN de Kerr dont j'avais besion

[powawa2]

Personnellement je ne crois plus aux trous de ver merci pour toutes vos recherches fructueuses!!!

[ordage]

Merci pour ton aide mais c'était le moment cinétique du TN de Kerr dont j'avais besion

Salut

Voir diapo 10 de

http://www-cosmosaf.iap.fr/trous_noirs_kerr.pdf

Pour le moment cinétique du TN de Kerr

Cordialement

[Deedee81]

Personnellement je ne crois plus aux trous de ver merci pour toutes vos recherches fructueuses!!!

Je ne crois pas non plus aux trous de ver :
- un trou noir se formant par effondrement d'une étoile ne saurait pas former de trou de ver
- un trou de ver permet de fabriquer des machines à remonter le temps avec toutes les contradictions que cela entraîne !

Ordage, merci pour cet excellent document.