Les caractéristiques et la structure des trous noirs

Résumé du document

Exposé illustré par des photographies, relatif à la structure et caractéristiques des trous noirs. Seront présentés et expliqués : la déformation de l'espace-temps, la force gravitationnelle, les caractéristiques spécifiques aux trous noirs ainsi que différents modèles de trous noirs.

Extraits

[...] De plus, les observations astronomiques suggèrent que le centre de la plupart des galaxies, y compris la Voie lactée (dans laquelle se situe notre système solaire), contiennent des trous noirs supermassifs contenant eux-mêmes des millions de milliards de masses solaires. - leur vitesse de rotation : proche de celle de la lumière, qui, je le rappelle, a une vitesse égale à 2,99792458×108 m/s. - leur charge électrique Les différents modèles de trous noirs. De ces différentes caractéristiques émanent diverses conceptions et représentations types de trous noirs : Représentation de Schwarzschild Karl Schwarzschild (né en 1873 et mort en 1916) était un astronome allemand, mais aussi un mathématicien et un physicien. [...]

[...] II) Caractéristiques et structure des trous noirs : 1. Les propriétés communes aux trous noirs. Déformation de l'espace-temps La caractéristique principale de tous les trous noirs est la déformation qu'ils engendrent sur l'espace-temps, je vais donc tout d'abord introduire cette notion. Albert Einstein (né en 1879 et mort en 1955) était un célèbre physicien américain d'origine allemande. Lauréat du prix Nobel de physique en 1921, il fut connu grâce à ses théories sur la relativité restreinte et générale. Ses recherches ont posé les bases de l'utilisation de l'énergie atomique et de la bombe atomique. [...]

[...] Lorsqu'un objet franchit l'ergosphère, celui-ci est attiré par le trou noir : son trajet est ainsi modifié mais il n'est pas encore condamné. -Autrement, la représentation de Kerr présente deux horizons : l'un externe, qui délimite une zone de non retour des objets qui le traverseraient et, d'autre part, l'horizon interne, qui est la limite atteinte par les particules émises par le trou noir. -Quant à la sphère des photons, celle-ci n'est pas représentée sur le schéma mais le trou noir de Kerr possède en réalité deux sphères des photons : l'une corrotative, c'est-à-dire que la lumière avance dans le même sens que le trou noir, et l'autre contrarotative, la lumière se déplaçant dans ce cas-là dans le sens contraire. [...]

[...] Remplaçons la nappe par l'espace-temps, caractérisé par l'unification des trois dimensions habituelles et du temps. Les fils de notre espace-temps sont alors appelés courbes géodésiques, c'est-à-dire des lignes qui représenteraient les différents trajets de la lumière. Or, la lumière emprunte toujours le trajet le plus rapide entre deux points. Ainsi, la nouvelle conception de la gravitation, c'est la manifestation de la courbure d'un espace-temps mou Force gravitationnelle La science a rapidement démontré que certaines régions très denses de l'Univers pouvaient avoir une courbure de l'espace-temps de valeur infinie. [...]

[...] Remarque : La lumière ne peut, elle non plus, ressortir du trou noir une fois l'horizon des évènements passé. Représentation de Kerr Le mathématicien néo-zélandais Roy Kerr développa une théorie en 1963 dans laquelle le trou noir, à la différence de celui de Karl Schwarzschild, est en rotation. Parti de l'hypothèse que l'étoile a une vitesse angulaire (c'est-à-dire que tous les points de l'astre ont à chaque instant la même vitesse notée ω et exprimée en rad.s-1), il considéra que les trous noirs (issus des étoiles) ont gardé cette vitesse. [...]