Trous noirs: définitions et expériences
Publié par Publication le 31/07/2004 à 13:04
Comment un trou noir modifie t-il et déforme t-il l'espace-temps ? Telle est la problématique à laquelle nous allons tenter de répondre dans cette page.

Il convient d'étudier les déformation que provoque le trou noir et par conséquent sa masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation...), sur le repère défini par Einstein, ainsi que les conséquences de ces déformations sur la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide,...) et également sur la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge)....).

En 1915,Einstein établit sa théorie de la relativité (Cet article traite de la théorie de la relativité à travers les âges. En physique, la notion de relativité date de Galilée. Les travaux d'Einstein en ont fait un important champ d'étude, tant théorique...) qui décrit la gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) comme une courbure (Intuitivement, courbe s'oppose à droit : la courbure d'un objet géométrique est une mesure quantitative du caractère « plus ou moins courbé » de cet objet. Par exemple :) de l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.). Cet Univers est représenté par l'espace-temps (La notion d'espace-temps a été introduite au début des années 1900 et reprise notamment par Minkowski en 1908 dans un exposé mathématique sur la géométrie de l'espace et...). Ainsi, tous les corps présents dans cet Univers courbent cet espace-temps et influent sur les autres corps célestes. Plus le corps céleste est massif (Le mot massif peut être employé comme :), et plus celui-ci courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du plan, de l'espace usuels. Par exemple, les droites, les segments, les lignes polygonales et les cercles sont des courbes.) l'espace-temps. Un trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense qu’il empêche toute forme de matière ou de rayonnement...) correspond à une zone de l'espace déformée par une masse énorme concentrée sur une toute petite surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement...). Cette concentration entraîne une déformation de l'espace en forme de puits, un peu comme quand on se tient en équilibre sur un pied sur un matelas à ressorts. Mais la pente est beaucoup plus verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.) dans le cas du trou noir.

Simulation d'un effondrement gravitationnel dans la structure g(x,y,z,t)


En fait, l'espace-temps est un espace qui possède 4 dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une...): 3 d'espace et une de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). La gravitation est comme une accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur vectorielle qui indique la...) dans l'espace-temps.

A cause de cette forte gravitation on dit qu'un trou noir est un corps en perpétuel effondrement. L'espace-temps est si courbé qu'il existe une zone où il est déchiré, où la gravitation est considérée comme infinie.

Illustration de la déformation de l'espace-temps par un trou noir: un "puits vertigineux"


En effet, selon le théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative,...) de la Relativité Générale (La relativité générale, fondée sur le principe de covariance générale qui étend le principe de relativité aux...), toute masse courbe l'espace-temps de sorte que tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est défini par les...) dont le mouvement est uniquement causé par sa gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) soit en chute libre. Ainsi dans le cas du trou noir, un objet atteindra la vitesse (On distingue :) de le lumière en arrivant au niveau de son horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline en physique, philosophie, littérature, et bien d'autres domaines :). Cela signifie que la courbure de l'espace-temps devient infinie à partir de ce point (Graphie). En conséquence, le temps doit théoriquement se stopper au niveau de cet horizon par rapport à un observateur externe à cet horizon.
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