trou noir

Discussion dans 'Bibliothèque Wladbladi' créé par alexander, 7 Juillet 2008.

  1. alexander

    alexander Weld Azrou Membre du personnel

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    une video est accessible ici: http://www.wladbladi.com/forum/documentaires/58054-trou-noir-la-menace.html


    trou noir

    1. Présentation

    trou noir, région de l'espace dotée d'un champ gravitationnel si fort qu'aucun corps ni aucun rayonnement ne peut s'échapper de son voisinage.

    Cette région a une limite sphérique appelée horizon, ou surface du trou noir, que la lumière peut traverser sans pouvoir en sortir. Ainsi, cette région apparaît noire. Un tel champ peut être créé par un corps de haute densité et de masse relativement petite — égale ou inférieure à celle du Soleil — comprimée dans un volume très petit, ou bien par un corps de faible densité et de masse très importante.

    2. Formation

    Les trous noirs peuvent se former au stade final de l'évolution d'une étoile massive. Le trou noir apparaîtrait à la suite de la contraction gravitationnelle de la masse de l'étoile lorsque cette masse atteint plusieurs fois la masse du Soleil. En effet, dans ce cas, l'étoile s'effondre indéfiniment sur elle-même, aucune pression ne pouvant enrayer cette évolution. Le trou noir obtenu est alors extrêmement dense.

    3. Propriétés

    L'existence des trous noirs fut prédite en 1916 par l'astronome allemand Karl Schwarzschild, sur la base de la théorie de la relativité générale. La notion classique d'espace-temps n'a plus de signification à proximité d'un trou noir. Un corps ou un rayonnement qui pénètre dans un trou noir ne peut théoriquement plus en sortir en raison de la force gravitationnelle considérable du trou noir (voir Gravitation). Ainsi, un trou noir déforme la structure de l'espace-temps dans son voisinage. On peut comparer cette déformation de l'espace à celle que produirait un tourbillon, dont le centre serait le trou noir.

    Les propriétés des trous noirs sont extraordinaires. Un trou noir stationnaire est complètement défini par trois paramètres : sa charge électrique, sa masse et son moment cinétique.

    4. Détection

    L'un des objectifs de nombreux astrophysiciens est la mise en évidence des trous noirs. En effet, ces derniers sont invisibles, car ils retiennent la lumière. Cependant, on peut détecter indirectement un trou noir par l'attraction gravitationnelle et les effets électriques qu'il exerce sur les astres environnants. Par exemple, les astronomes ont découvert une source de rayons X dans la constellation du Cygne, Cygnus X-1, associée à un système stellaire binaire dont la composante connue est une supergéante bleue. Il semble que celle-ci tourne autour d'un compagnon invisible, dont la masse atteint dix fois celle du Soleil. Ce compagnon n'est donc pas une étoile à neutrons ; il s'agit probablement d'un trou noir. Les rayons X observés sont émis lorsque le trou noir aspire l'enveloppe gazeuse du compagnon stellaire.

    Il semblerait également qu'une source de rayons X située dans une galaxie voisine de la nôtre, le Grand Nuage de Magellan, et qu'une autre source de rayons X située dans la constellation de la Licorne soient également des trous noirs. D'après de nombreux astrophysiciens, les noyaux des plus grandes galaxies contiendraient des trous noirs dont la masse pourrait atteindre dix milliards de fois celle du Soleil. Ces trous noirs constitueraient des quasars.

    En 1994, le télescope spatial Hubble découvrit l'existence d'un trou noir au centre de la galaxie M87. L'accélération élevée des gaz dans cette région indique en effet la présence d'un corps ou d'un groupe de corps dont la masse totale est comprise entre 2,5 millions et 3,5 milliards de fois la masse du Soleil.

    D'après le physicien britannique Stephen Hawking, de nombreux trous noirs seraient apparus lors de la formation de l'Univers. S'il en est ainsi, la plupart de ces trous noirs sont trop éloignés de toute matière pour pouvoir former des disques d'accrétion décelables ; cependant, ils représenteraient une portion significative de la masse totale de l'Univers. Hawking a également supposé que les trous noirs forment des « couloirs d'échappement » vers d'autres univers distincts du nôtre.


    http://fr.encarta.msn.com/encyclopedia_761558067/trou_noir.html
     
  2. alexander

    alexander Weld Azrou Membre du personnel

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    La théorie du trou noir

    Le terme « trou noir » a été employé pour la première fois en 1967 par John Wheeler. Grâce à nos connaissances sur les mécanismes de formation et de mort des étoiles, l’existence des trous noirs a pu être confirmée.
    Pour simplifier, on peut dire que la théorie est partie du principe qu’à priori, rien ne s’oppose à ce qu’il puisse exister des objets si denses et si massifs que la lumière elle-même ne pourrait s’en échapper.

    Selon Newton, « tous les objets de l’univers s’attirent mutuellement avec une force inversement proportionnelle au carré de la distance ».

    Ce qui signifie que pour échapper à l’attraction gravitationnelle exercée par une planète ou une étoile, il faut dépasser la vitesse de la lumière.

    La vitesse suffisante est appelée « vitesse de libération ». Exemple : pour quitter la Terre, une fusée doit atteindre 11,2 Km/s. La vitesse de libération de la Terre est donc de 11,2 Km/s

    Donc, si on suppose qu’il existe des astres suffisamment massifs pour que la lumière elle-même ne puisse s’en échapper, cela signifie que la vitesse de libération de ces astres est supérieure à celle de la lumière soit environ 300 000 Km/s.

    Cette théorie a été émise conjointement par John Michell en 1783 et par Pierre Simon de Laplace en 1796.
    Mais à cette époque on ne connaissait pas encore la vitesse de la lumière.

    Qu’est ce qu’un trou noir ?

    En réalité, les trous noirs ne sont rien d’autre que des résidus d’étoiles massives qui ont explosé en supernova.

    [​IMG]
    Les restes de la supernova Puppis A. © NASA ​

    Après l’explosion, il reste au centre de l’astre mort un noyau ultra dense de quelques kilomètres de diamètre.

    Il y a à partir de là deux solutions :

    1/ Si sa masse ne dépasse pas trois fois celle du soleil, le noyau dense ne peut plus se comprimer et demeure en l’état. C’est une étoile à neutrons.

    2/ Si sa masse dépasse d’au moins trois fois celle du soleil, la gravité devient si forte que l’effondrement sur lui-même se poursuit. L’astre mort devient alors un trou noir.

    Donc, quand une étoile a épuisé son hydrogène, elle s'effondre sous l'effet de sa propre gravité. L'étoile devient des centaines de fois plus grosse: c'est une géante rouge.

    Si l'étoile est plus massive que le soleil, elle devient plus grande qu'une géante rouge: c'est une supergéante.

    Puis la supergéante s'effondre brutalement et libère une énergie phénoménale qui pulvérise l'étoile: c'est une supernova. Les trous noirs sont donc la conséquence de la mort des étoiles les plus massives.

    [​IMG]

    Que font les trous noirs ?

    Selon le principe de la relativité générale, tout corps déforme l’espace temps qui l’entoure. Cette déformation de l’espace-temps n’est pas perceptible près de la Terre qui n’est pas massive.

    Cette déformation est déjà observable près du soleil.

    A proximité d’un trou noir, elle est très marquée. Donc, les distances sont raccourcies. Par exemple, les durées seraient allongées. Une seconde serait plus longue à côté d’un trou noir que sur Terre.
    Ainsi, plus on se rapproche d’un trou noir et plus le temps se ralentit.
    [​IMG]
    Le 24 février 1987, cette supernova a explosé dans le Grand Nuage de Magellan (© Nasa) ​

    Mais, dans la mesure où toutes nos lois physiques ne peuvent s’appliquer, personne ne peut dire vraiment ce qui se passe au sein d’un trou noir.
    Tout objet qui entre dans l’horizon d’un trou noir s’y enfonce sans retour possible.

    Théoriquement, on pourrait s’approcher d’un trou noir à une certaine distance et se satelliser autour s’en s’y engloutir. Mais, l’expérience n’a jamais été tentée.

    Observation d’un trou noir

    En 1997, une équipe du service d’astrophysique du CEA a réussi, pour la première fois, à observer les phénomènes qui se produisent à proximité d’un trou noir.

    Il s’agissait dans ce cas précis de matière arrachée à une étoile voisine. L’astre baptisé GRS 1915+105 était à 40 000 années-lumière de la Terre.
    Il avait été détecté en 1992.

    Dans la mesure où des supernovas explosent en permanence au sein de la galaxie, il se créerait de nouveaux trous noirs en continu.

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    Noyau de la galaxie NGC 4261, vu par le téléscope spatial Hubble. Il ressemble à un disque d'accrétation entourant un trou noir hypermassif (© Digital Vision LTD)​

    Il faut souligner que l'on peut observer ce qui se passe dans le voisinage d'un trou noir mais pas le trou noir par lui-même. La lumière ne pouvant s'échapper d'un trou noir, il est invisible.

    Les représentations qu'on peut en avoir ne sont que des vues d'artiste.

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    Représentation d'un trou noir. © Terra Nova​

    Trou noir et voyage interstellaire

    Les trous noirs auraient un symétrique dans une autre partie de l’univers. Par opposition, on les appelle des fontaines blanches ou « trous blancs ».

    Si un trou noir absorbe la matière, le trou blanc la rejette.

    Donc, en théorie, un trou noir relié à un trou blanc créerait une porte spatio-temporelle. Ce serait donc un voyage instantané.

    [​IMG]
    Représentation d'un trou noir absorbant la matière . © Terra Nova​

    Prenons le cas d’un voyage qui serait effectué par un équipage vers les espaces interstellaires à bord d’un vaisseau. Le principe a bien sûr été largement étudié avec notamment le projet Dédale élaboré dans les années 70.

    Très schématiquement, disons que le concept se basait sur de nouvelles avancées en physique nucléaire, notamment sur la fusion.

    Si un vaisseau était capable de se déplacer à 90% de la vitesse de la lumière, il serait soumis à la déformation de l’espace-temps.
    Par exemple, Alpha du Centaure, distante de 4,3 années-lumière serait atteinte en 3 ans. Le centre de la Voie Lactée, à 30 000 années-lumière, serait atteint en 10 ans.
    Mais, sur Terre, des millions d’années se seraient écoulés.
    Ce type de voyage serait donc sans retour.

    [​IMG]
    La nébuleuse du Crabe est ce qui reste de la première supernova du millénaire, qui explosa en 1054 (© Digital Vision LTD)​

    On comprend mieux pourquoi les trous noirs fascinent autant. Ils pourraient représenter le seul moyen de voyager instantanément dans l’univers.
    Malheureusement, le champ gravitationnel exerce des effets tellement destructeurs que le passage dans un trou noir nous semble définitivement impossible.

    http://www.dinosoria.com/trou_noir.htm
     
  3. titegazelle

    titegazelle سُبحَانَ اللّهِ وَ بِحَمْدِهِ Membre du personnel

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    TROUS NOIRS


    [​IMG]
    Description : Image simulée d’un trou noir stellaire situé à quelques dizaines de kilomètres d’un observateur et dont l’image se dessine sur la voûte céleste dans la direction du Grand Nuage de Magellan. L’image de celui-ci apparaît dédoublée sous la forme de deux arcs de cercle, en raison de l’effet de lentille gravitationnelle fort. La Voie lactée qui apparaît en haut de l’image est également fortement distordue, au point que certaines constellations sont difficiles à reconnaître, comme par exemple la Croix du Sud (au niveau de l’étoile orange lumineuse, Gacrux, en haut à gauche de l’image) dont la forme de croix caractéristique est méconnaissable. Une étoile relativement peu lumineuse (HD 49359, magnitude apparente 7,5) est située presque exactement derrière le trou noir. Elle apparaît ainsi sous la forme d’une image double, dont la luminosité apparente est extraordinairement amplifiée, d’un facteur d’environ 4 500, pour atteindre une magnitude apparente de -1,7. Les deux images de cette étoile, ainsi que les deux images du Grand Nuage sont situées sur une zone circulaire entourant le trou noir, appelée anneau d’Einstein.​
    Date : 8 September 2006
    Source : Own work
    Auteur : User:Alain r
    Licence : Ce fichier est disponible selon les termes de lalicence Creative Commons
    Paternité – Partage des conditions initiales à l’identique 2.5 générique
    _________________________​


    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 de s’en échapper. De tels objets n’émettent donc pas de lumière et sont alors noirs. Les trous noirs sont décrits par la théorie de la relativité générale. Ils ne sont pas directement observables, mais plusieurs techniques d’observation indirecte dans différentes longueurs d’onde ont été mises au point et permettent d’étudier les phénomènes qu’ils induisent sur leur environnement. En particulier, la matière qui est happée par un trou noir est chauffée à des températures considérables avant d'être engloutie et émet de ce fait une quantité importante de rayons X. Ainsi, même si un trou noir n'émet pas lui-même de rayonnement, il peut néanmoins être détectable par son action sur son environnement. L'existence des trous noirs est une certitude pour la quasi-totalité de la communauté scientifique concernée (astrophysiciens et physiciens théoriciens).

    Présentation et terminologie

    Un trou noir possède une masse donnée, concentrée en un point appelé singularité gravitationnelle. Cette masse permet de définir une sphère appelée horizon du trou noir, centrée sur la singularité et dont le rayon est une limite maximale en-deçà duquel le trou noir empêche tout rayonnement de s’échapper. Cette sphère représente en quelque sorte l’extension spatiale du trou noir. Pour un trou noir de masse égale à la masse du Soleil, son rayon vaut environ 3 kilomètres. À une distance interstellaire (en millions de kilomètres), un trou noir n’exerce pas plus d’attraction que n’importe quel autre corps de même masse ; il ne s’agit donc pas d’un « aspirateur » irrésistible. Par exemple, si le Soleil se trouvait remplacé par un trou noir de même masse, les orbites de ses planètes resteraient inchangées.

    Il existe plusieurs sortes de trous noirs. Lorsqu’ils se forment à la suite de l’effondrement gravitationnel d’une étoile, on parle de trou noir stellaire. Quand on les trouve au centre des galaxies, ils ont une masse pouvant aller jusqu’à plusieurs milliards de masses solaires et on parle alors de trou noir super-massif (ou trou noir galactique). Entre ces deux échelles de masse, on pense qu’il existe des trous noirs intermédiaires avec une masse de quelques milliers de masses solaires. Des trous noirs de masse bien plus faible, qui auraient été formés au début de l’histoire de l’univers, au Big Bang, sont aussi envisagés, et sont appelés trous noirs primordiaux. Leur existence n’est, à l’heure actuelle, pas confirmée.

    Il est impossible d’observer directement un trou noir. Il est cependant possible de déduire sa présence par son action gravitationnelle sur son environnement, notamment au sein des micro quasars et des noyaux actifs de galaxies, où de la matière à proximité tombant sur le trou noir va se trouver considérablement chauffée et émettre un fort rayonnement X. Les observations permettent ainsi de déceler l’existence d’objets massifs et de très petite taille. Les seuls objets que ces observations impliquent et qui sont compatibles dans le cadre de la relativité générale sont les trous noirs.

    Historique

    Le concept de trou noir a émergé à la fin dans le cadre de la gravitation universelle d’Isaac Newton . La question était de savoir s’il existait des objets dont la masse était suffisamment grande pour que leur vitesse de libération soit plus grande que la vitesse de la lumière. Cependant, ce n’est qu’avec l’avènement de la relativité générale d’ [Albert Einstein que le concept de trou noir devient plus qu’une curiosité. En effet, peu après la publication des travaux d’Einstein, une solution de l’ équation d’Einstein impliquant l’existence d’un trou noir central est publiée par Karl Schwarzschild. Les travaux fondamentaux sur les trous noirs remontent aux années 1960, précédant de peu les premières indications observationnelles solides en faveur de leur existence. La première « observation » d’un objet contenant un trou noir fut celle de la source de [rayons X] [Cygnus X-1] par le [satellite] [Uhuru] en [1971] . Le terme de « trou noir » a émergé, dans le courant des années 1960, par l’intermédiaire du physicien américain Kip Thorne. Auparavant, on utilisait les termes de « corps de Schwarzschild » ou d’« astre occlus ». Le terme de « trou noir » a rencontré des réticences dans certaines communautés linguistiques, notamment francophones et russophones, qui le jugeaient quelque peu inconvenant.

    Propriétés

    Un trou noir est un objet astrophysique comme un autre. Il se caractérise par le fait qu’il est très difficile à observer directement, et que sa région centrale ne peut être décrite de façon satisfaisante par les théories physiques en leur état car elle abrite une singularité gravitationnelle. Cette dernière ne peut être décrite que dans le cadre d’une théorie de la gravitation quantique, manquante à ce jour. La relativité générale est une théorie relativiste de la gravitation mais qui ne peut prendre en compte les effets de mécanique quantique. Or une singularité gravitationnelle est une région dans laquelle ces effets quantiques jouent un rôle prépondérant.. Par contre, on sait parfaitement décrire les conditions physiques qui règnent dans son voisinage immédiat, de même que son influence sur son environnement, ce qui permet de les détecter par diverses méthodes indirectes.

    Par ailleurs, les trous noirs sont étonnants en ce qu’ils sont décrits par un très petit nombre de paramètres. En effet, leur description, dans l’univers dans lequel nous vivons, ne dépend que de trois paramètres : la masse, la charge électrique et le moment cinétique. Tous les autres paramètres du trou noir (par exemple sa taille ou sa forme) sont fixés par ceux-là. Par comparaison, la description d’une planète fait intervenir des centaines de paramètres (composition chimique, différenciation de ses éléments, convection, atmosphère, etc.). La raison pour laquelle un trou noir n’est décrit que par ces trois paramètres est connue depuis 967 : c’est le théorème de calvitie démontré par Werner Israel. Celui-ci explique que les seules interactions fondamentales à longue portée étant la gravitation et l’ électromagnétisme, les seules propriétés mesurables des trous noirs sont données par les paramètres décrivant ces interactions, à savoir la masse, le moment cinétique et la charge électrique.

    Pour un trou noir, la masse et la charge électrique sont des propriétés habituelles que décrit la physique classique (c'est-à-dire non-relativiste) : le trou noir possède un champ gravitationnel proportionnel à sa masse et un champ électrique proportionnel à sa charge. L'influence du moment cinétique est par contre spécifique à la relativité générale. Celle-là stipule en effet qu'un corps en rotation va avoir tendance à « entraîner » l'espace-temps dans son voisinage. Ce phénomène, non encore observé à l'heure actuelle dans le système solaire en raison de son extrême faiblesse pour des astres non compacts, est connu sous le nom d'effet Lense-Thirring (aussi appelé frame dragging , en anglais). Le satellite Gravity Probe B, lancé en 2004, a notamment pour mission de mettre en évidence cet effet.. Il prend une amplitude considérable au voisinage d'un trou noir en rotation, au point qu'un observateur situé dans son voisinage immédiat serait inévitablement entraîné dans le sens de rotation du trou noir. La région où ceci se produit est appelée ergorégion.

    Quatre types théoriques possibles

    Un trou noir possède toujours une masse non nulle. En revanche, ses deux autres caractéristiques, à savoir le moment cinétique (rotation) et la charge électrique, peuvent en principe prendre des valeurs nulles (c’est-à-dire égales à zéro) ou non nulles. La combinaison de ces états permet de définir quatre types de trous noirs.

    Quand la charge électrique et le moment cinétique sont nuls, on parle de trou noir de Schwarzschild, du nom de Karl Schwarzschild qui, le premier, a mis en évidence ces objets comme solutions des équations de la relativité générale (les équations d'Einstein), en 1916.

    Quand la charge électrique est non nulle et le moment cinétique nul, on parle de trou noir de Reissner-Nordström. Ces trous noirs ne présentent pas d’intérêt astrophysique notable car aucun processus connu ne permet de fabriquer un objet compact conservant durablement une charge électrique significative ; celle-ci se dissipe normalement rapidement par absorption de charges électriques opposées prises à son environnement. Un trou noir de Reissner-Nordström est donc un objet théorique très improbable dans la nature.

    Si le trou noir possède un moment cinétique (c’est-à-dire qu’il est en rotation sur lui-même) mais n’a pas de charge électrique, on parle de trou noir de Kerr, du nom du mathématicien néo-zélandais Roy Kerr qui a trouvé la formule décrivant ces objets en 1963. Contrairement aux trous noirs de Reissner-Nordström et de Schwarzschild, les trous noirs de Kerr présentent un intérêt astrophysique considérable, car les modèles de formation et d’évolution des trous noirs indiquent que ceux-ci ont tendance à absorber la matière environnante par l’intermédiaire d’un disque d'accrétion dans lequel la matière tombe en spiralant toujours dans le même sens dans le trou noir. Ainsi, la matière communique du moment cinétique au trou noir qui l’engloutit. Les trous noirs de Kerr sont donc les seuls que l’on s’attend réellement à rencontrer en astronomie. Cependant, il reste possible que des trous noirs à moment cinétique très faible, s’apparentant en pratique à des trous noirs de Schwarzschild, existent.
    La version électriquement chargée du trou noir de Kerr, dotée comme lui d’une rotation, est connue sous le nom de trou noir de Kerr-Newman et ne présente comme le trou noir de Reissner-Nordström ou celui de Schwarzschild que peu d’intérêt astrophysique eut égard à sa très faible probabilité...


     
    Dernière édition: 27 Mai 2016
  4. alexander

    alexander Weld Azrou Membre du personnel

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    en faite il y en a mnt tellement de documentaires postes qui en parle.

    une fois j ai le temps je tenterai de tout regroupes article et videos pour ceux qui s y interesse et d ailleurs pour moi meme. lol
     

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