Les trous noirs : historique et détection

Résumé du document

TPE (au format PowerPoint) réalisé en Terminale S : comment, à partir des théories de grands physiciens, nous avons pu mettre en place des appareils de détections ? De John Mitchell à Einstein en passant par Laplace tous ont proposés des théories qui ont été plus ou moins mal vues par leurs confrères. Alors qu'aujourd'hui de nombreuses méthodes ont permis de prouver l'existence des trous noirs, peu de scientifiques croient réellement à leur existence.

Extraits

[...] Il établit également à l'aide de Lavoisier les deux lois fondamentales de l'électromagnétisme. Karl SCHWARZSCHILD : Né en 1873, mort en 1916. Depuis son plus jeune âge, il est très intéressé par l'astronomie. Son père l'envoie chez un ami mathématicien possédant un observatoire privé. Ainsi Schwarzschild apprend à utiliser un télescope et étudie les mathématiques plus avancés qu'à l'école. A 16 ans, il publie deux articles sur les orbites des étoiles doubles. En 1891 il entreprend des études universitaire où il développe sa maîtrise de l'astronomie expérimentale. [...]

[...] On obtient alors les deux équations de réaction suivantes : H + H H H + H He En 1963, Ray KERR démontra que si une singularité tournait sur elle même comme une toupie, elle changerait de forme et deviendrait un anneau de densité infinies : c'est le trou noir de Kerr. Il prévoyait également une ergosphère autour de la singularité, une région dans laquelle la matière peut s'évader si elle est animée d'une vitesse proche de la lumière. Comment détecte-t-on les trous noirs aujourd'hui? [...]

[...] Il se forme grâce à un amas de poussières et de gaz autour d'un centre d'attraction gravitationnel. Il émet de très haute température et est repérable facilement. Afin d'étudier la seconde méthode il faut pour cela nous placer dans le cas des trous noirs de Kerr en rotation. La matière avalée tournant en leurs centres permettrait de développer un champ magnétique élevé. Des particules de très haute énergie pourraient être émises près d'un trou noir par la matière en train de s'y effondrer, ceci provoquant des jets émis le long de l'axe de rotation du trou noir, dans la direction des pôles nord- sud ce sont les jets de plasma . [...]

[...] Trou noir super massif : trou noir correspondant à plusieurs masses solaires Singularité : centre du trou noir, toute la masse s'y concentre. Cette zone échappe aux lois connues de la physique. D'après la relativité, elle est de densité infinie et de dimension nulle, la courbure de l'espace temps y étant infinie. Système à symétrie sphérique : tout point à une distance donné du centre à la même densité. Rayons X : ce sont des radiations électromagnétiques de même nature que la lumière mais de longueur d'ondes beaucoup plus petites ( de 0.03 à 20 angströms Ils ont été découverts par Röntgen à la fin du XIXème siècle. [...]

[...] A la même époque, il s'intéresse aussi aux comètes. De son étude relativiste de la géométrie de l'espace autour d'une masse ponctuelle, il dérive le rayon de Schwarzschild qui définit l'horizon de la frontière d'un trou noir. En 1909, on lui offre le prestigieux poste de directeur de l'Observatoire de Postdam. LEXIQUE CHANDRA : en hommage à l'astronome américano-indien S.Chandrasekhar, Chandra a été mis en orbite en juillet 1999 par l'équipage de Columbia. Développé par la NASA, Chandra est un observatoire spatial destiné à localiser et étudier les rayonnements X du ciel. [...]