LES TROUS NOIRS


 

 

III Caractéristiques des trous noirs

I Approche des trous noirs selon la théorie de la gravitation universelle de Newton

1) Vitesse de libération

2) Rayon de Schwarzschild

3) Forces de marées

II Comment se forment les trous noirs

1) Cycle de vie d'une étoile

2) Mort d'une étoile

3) Les différentes voies menant aux trous noirs

III Caractéristiques des trous noirs

1) Ralentissement du temps à proximité d'un trou noir

2) Effet Doppler : normal et relativiste

3) Structure d'un trou noir

IV Preuves de l'existence des trous noirs

1) Troisième Loi de Kepler

2) Emission de rayons X et rayons gamma

3) Les ondes gravitationnelles

V Hypothèses en suspens

1) Evaporation des trous noirs

2) Trous blancs et trous de ver

3) Trous noirs primordiaux

VI Relativité Générale

1) La Relativité Restreinte

2) Trous noirs et Relativité

VII Conclusion

1) Conclusion

2) Bibliographie

3) Me contacter

4) Remerciements

VIII Index

1) Index



1)Ralentissement du temps à proximité des Trous Noirs


Le temps est-il absolu? Pourquoi peut-on parler de "ralentissement du temps"? Pour répondre à ces questions, il nous faut plonger dans la grande théorie de la gravitation actuelle, complexe et difficile à admettre, élaborée par le grand génie du siècle dernier que fut Eistein : la Relativité Générale.


        La  Relativité Générale, qui décrit un espace-temps à 4 dimensions, implique un ralentissement du temps à proximité d'un corps massique. Ainsi, le temps s'écoule moins vite sur la Terrre qu'à la surface d'un astéroïde en raison de la différence de masse existant entre ces deux corps. Dans cet exemple précis, cependant, la variation de temps est négligeable, car la différence des masses est minime; en revanche, avec des masses aussi importantes que celles des Trous Noirs, cet effet ne peut plus être négligé sans une grande marge d'erreur.

    Concrètement, la Relativité Générale stipule que le temps est ralenti au voisinage d'une masse du facteur suivant (pour la démonstration de la formule classique, cliquez ici) :



 

 

Considérons maintenant, à l'aide de cette formule, la vision qu'auraient des observateurs extérieurs à Trou Noir de la chute d'un objet quelconque dans celui-ci.
Comme un exemple concret est toujours plus parlant, nous imaginerons qu'un vaisseau spatial est en train d'être aspiré par un Trou Noir;  la scène étant observée par des astronautes situés à la surface d'un astéroïde alentour.

Comme la vitesse de libération est égale à (pour la preuve, cliquez ici):

v lib=  (2GM / r)^1/2

on en déduit que quand le vaisseau spatial tombe dans le trou noir, sa distance r à la singularité diminue, donc v lib augmente.

Par conséquent le facteur gamma augmente, et donc plus le vaisseau se rapprochera du Trou Noir, plus son mouvement paraîtra lent aux observateurs extérieurs, et ce parce que le temps ne s'écoule pas à la même vitesse pour eux que pour le vaisseau.

Quand le vaisseau atteint le rayon de Schwarzschild du trou noir, on a alors par définition v lib = c. Le facteur gamma tend alors vers l'infini! ("1/0" = infini) En d'autres termes, le ralentissement du temps est infini pour les astronautes qui regardent le vaisseau s'enfoncer dans le Trou Noir. Le vaisseau, bien qu'il continue en réalité de s'enfoncer dans le trou noir, leur paraîtra totalement immobile à la surface du Rayon de Schwarzschild.

Pour les observateurs extérieurs, le vaisseau ne passera jamais cette limite : plus il s'en rapprochera et plus son mouvement paraîtra lent, jusqu'à l'immobilité totale.

Il restera de cet objet une sorte d'image fantôme pour ces observateurs; il est à préciser qu'en réalité le vaisseau traverse bien ce rayon de Schwarzschild, et en un temps assez bref.

Et pour les cosmonautes (oui, cette fois-ci ce sont des Russes...) situés à bord, que se passe-t-il? L'effet est inverse : ils observeront autour d'eux une accélération du temps!!! Ils voient les étoiles naître, vivre et mourir au loin, ils voient leurs collègues astronautes regagner la Terre en quatrième vitesse à bord de leur fusée, puis voient la Terre tourner à toute allure autour du Soleil; ils voient ce dernier former une géante rouge et souffler toutes les planètes environnantes (dont la Terre)  puis se ratatiner en naine blanche...

Sous leurs yeux défilera en quelque sorte un film en accéléré, mais tellement rapide que leur vision du "futur" sera quasi nulle...