Lumière gravitant autour d'un trou noir

[Kelthuzad]

Bonjour,

 

C'est une question assez simple finalement mais je voulais savoir si cela s'avère vrai.

Un trou noir ne laisse pas échapper la lumière, les photons passant trop proche du trou noir sont écrasés dans celui-ci, les photons assez loin du trou noir ne voient que leur trajectoire déviée. Avec la quantité de photons dans l'univers, il y en a donc qui arrive à une distance telle qu'ils soient en orbite autour du trou noir...

Si le trou noir est vieux et proche de nous, dans l'hypothèse qu'on puisse voir les photons qui sont en orbite autour de celui-ci, ils pourraient nous renseigner sur une époque beaucoup plus vieille de l'univers qu'attendu par rapport à la distance.

Un peu tiré par les cheveux mais imaginons ces photons quitter l'orbite du trou noir pour arriver sur Terre, aurions-nous accès à des informations impossible à obtenir autrement ?

 

Merci de votre lecture

Modifié 10 septembre 2012 par Kelthuzad

[Lasilla]

Non, ça ne peut pas marcher.

Pour voir un photon, il faut qu'il arrive dans un détecteur, donc chez nous.

Ton photon "en orbite" restera en orbite et on ne verra rien.

[salviati]

Je ne pense pas qu'un photon se mette en orbite autour d'un trou noir ; la vitesse de libération à l'horizon = c ; donc soit, il est dévié puis il s'échappe, soit il est capturé.

Modifié 10 septembre 2012 par salviati

[Tachyons]

Oui comme dit, le photon doit atteindre le récepteur, de plus, il n'y a pas de photons en orbite. Le photon n'ayant pas de masse, la gravité n'opère pas. C'est la courbure de l'espace créer par la masse du trou noir qui va dévier la lumière.

Soit le photon passera l'horizon du trou noir, et n'en échappera pas, soit il passe à une distance du trou noir supérieur à celle de l'horizon, et il sera dévié de ça trajectoire ( en conservant ça vitesse ), il pourra par exemple effectué une courbe, ou un tour complet, mais il va ensuite continué son chemin.

[salviati]

De plus, si un corps chute dans le trou en emettant des signaux, ces signaux en provenance de l'horizon seront décalés vers le rouge (pour un observateur extérieur) du fait de la gravitation importante, et l'information envoyée par le corps chutant sera figée dans le temps (pour un observateur extérieur).

[Jean-ClaudeP]

il pourra par exemple effectué une courbe, ou un tour complet, mais il va ensuite continué son chemin.

ou refaire un tour complet et ainsi de suite ... non ?

Il faudrait voir ce que donnent les mathématiques, car dans ce domaine ce sont elles qui parlent vraies, notre bon sens reste sujet à caution.

[roger63]

ER.. l'infinitif.. mdr

[jarnicoton]

ER.. l'infinitif.. mdr

 

et "vraies" !

[jarnicoton]

Pour les orbites de photons autour d'un trou noir, c'est pourtant simple : il suffit de consulter : Black Holes, White Dwarfs and Neutron Stars, § 12.5 "Massless Particle Orbits in the Schwarzschild Geometry".

 

Lasilla qui a le bouquin vous commentera mieux que moi.

Modifié 10 septembre 2012 par jarnicoton

[Kelthuzad]

Réponses mitigées

Donc qui a raison ? Un photon ne peut pas se mettre en orbite autour d'un trou noir, quelqu'un de confiant peut le confirmer ?

Pour ce qui est de la réception du photon, on imagine bien sûr ici que suite à une cause le photon quitte l'orbite pour venir droit vers nous.

 

Merci...

 

Edit : C'est bien sûr une question de théorie, que le photon quitte l'orbite ou pas n'est pas la question.

Modifié 10 septembre 2012 par Kelthuzad

[jarnicoton]

Ce n'est pas tout d'être en orbite ; il faut un mécanisme qui vous capture pour vous y mettre.

[jarnicoton]

De plus, si un corps chute dans le trou en emettant des signaux, ces signaux en provenance de l'horizon seront décalés vers le rouge (pour un observateur extérieur) du fait de la gravitation importante, et l'information envoyée par le corps chutant sera figée dans le temps (pour un observateur extérieur).

 

Presque figé, seulement pour un photon partant de l'horizon + epsilon. Mais on envisage un photon partant de plus haut. En ce cas il y a décalage vers le rouge et seulement ralentissement apparent des mouvements du corps qui émet le photon.

[Dr Eric Simon]

Presque figé, seulement pour un photon partant de l'horizon + epsilon. Mais on envisage un photon partant de plus haut. En ce cas il y a décalage vers le rouge et seulement ralentissement apparent des mouvements du corps qui émet le photon.

 

 

Je ne résiste pas une seule seconde à vous mettre ces images devant les yeux... :

 

"HyhSsSGXKhw" via YouTube
ERROR: Si vous lisez ce texte, YouTube est hors-ligne ou vous n'avez pas installe Flash

Modifié 11 septembre 2012 par Dr Eric Simon

[salviati]

Presque figé, seulement pour un photon partant de l'horizon + epsilon. Mais on envisage un photon partant de plus haut. En ce cas il y a décalage vers le rouge et seulement ralentissement apparent des mouvements du corps qui émet le photon.

J'ai répondu vite fait et pas précisément , j'étais au taf

[pascal_meheut]

Sur la papier, tu as peut-être une orbite stable pour les photons au niveau de l'horizon, exactement là où la vitesse d'échappement vaut C mais la moindre perturbation les fait passer d'un coté ou de l'autre.

Bref, je doute qu'elle soit stable.

[bongibong]

Il y a une orbite où les photons sont en orbite autour du trou noir, elle est à 1.5 rayon de Schwarzschild.

[Kelthuzad]

Bien, il y a une orbite.

En théorie pourrions-nous voir un objet vieux depuis une distance assez faible ? (en admettant que les photons quittent l'orbite pour venir vers la Terre)

[pascal_meheut]

Comment ? Pour avoir une image, il faudrait des photons venant de plusieurs directions qui auraient tous été en orbite pendant un temps comparable et qui la quitterait avec une loi déterministe sur le temps passé qui permettrait de reconstituer leur direction d'origine...

Ca n'est pas le cas parce que pour quitter l'orbite, il faut une perturbation, normale (autre objet à coté du trou noir qui fait changer un poil le champ gravitationnel ou phénomème quantique...) Dans tous les cas, on n'est pas vraiment dans le déterminisme.

 

On peut aussi calculer la probabilité qu'un photon se retrouve en orbite, qu'il y reste assez longtemps pour qu'on puisse voir un objet dans le passé, qu'il s'en échappe et ce dans la direction de la terre.

Et là, tu vas découvrir que tu captes 1 photon tous les milliards d'année :-)

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

Lorsqu'un détecteur reçoit un photon, les seules informations qu'il peut en tirer sont sa direction au moment de la détection et son énergie (sa longueur d'onde) plus éventuellement son état de polarisation. Donc même si le photon a fait trois fois le tour du trou noir, rien ne permettra jamais de le savoir. On ne tirera rien non plus de son énergie si on n'a aucune information sur la source qui lui a donné naissance.

 

Sur un ensemble de photons provenant de sources diverses on observera de beaux mirages gravitationnels comme illustré dans la vidéo postée par Éric.

 

Dominique

[bongibong]

Bien, il y a une orbite.

En théorie pourrions-nous voir un objet vieux depuis une distance assez faible ? (en admettant que les photons quittent l'orbite pour venir vers la Terre)

En admettant que ces photons sont à un rayon 1.5*R_S + epsilon, cette orbite étant instable, tout écart par rapport à 1.5*R_S fait plonger ou quitter l'orbite.

 

Cependant les photons provenant de cet objet ne sont jamais rigoureusement parallèle, donc l'image que tu pourrais extraire serait extrêmement brouillée, tu aurais une superposition de plusieurs époques de cet objet sans pouvoir dire quelle époque correspond telle image (tu vas recevoir à un instant donné un photon qui a fait 2 tours, 10 tours, 100 000 000 000 de tours etc... dans le désordre).

 

Ca c'est pour un objet qui pourrait rester fixe par rapport à ce trou noir pendant un temps très long ce qui n'est jamais le cas.

[Jack O'Neill]

Le photon n'ayant pas de masse, la gravité n'opère pas. C'est la courbure de l'espace créer par la masse du trou noir qui va dévier la lumière.

 

Il me vient une question. Le photon n'a pas de masse mais comment se fait il qu'il ne peut s'échapper d'un trou noir également sachant que la force gravitationnelle n'a aucun effet sur lui?

Vous savez quoi? Je pense que je vais lire la relativité générale, je dois avoir le bouquin quelque part, je l'avais lu au lycée mais j'ai décroché de la physique pendant 10 ans. Pas facile de s'y remettre.

Modifié 11 septembre 2012 par Jack O'Neill

[Kelthuzad]

Parce que cela est faux :

 

la force gravitationnelle n'a aucun effet sur lui

 

Edit : pour être plus complet, regarde du côté de la relativité générale.

[pascal_meheut]

Parce que cela est faux :

Edit : pour être plus complet, regarde du côté de la relativité générale.

 

Oui, c'est d'ailleurs expliqué dans le post de Tachyons cité dans la question.

[Jack O'Neill]

Parce que cela est faux :

 

 

 

Edit : pour être plus complet, regarde du côté de la relativité générale.

 

C'est bien ce que je me disais, donc la phrase ci dessous n'est pas exacte:

Envoyé par Tachyons:

Le photon n'ayant pas de masse, la gravité n'opère pas.

[Kelthuzad]

Selon Newton c'est vrai mais cela n'est pas précisé pour une masse nulle.

Selon la RG c'est faux.

 

Edit : donc oui la phrase est fausse.

Modifié 11 septembre 2012 par Kelthuzad

[Jack O'Neill]

Selon Newton c'est vrai mais cela n'est pas précisé pour une masse nulle.

Selon la RG c'est faux.

 

Edit : donc oui la phrase est fausse.

 

C'est bien ce que je me disais, d'ou ma question. Il n'est donc nullement question de vitesse de libération pour une particule de masse nulle. La réponse est ailleurs. Ne me dites rien surtout, je vais essayer de trouver la réponse tout seul dans la RG

[Kelthuzad]

Ben si quand même, le principe d'un trou noir est d'imaginer un objet ayant une vitesse de libération supérieure à la vitesse de la lumière.

Dans la formule de la vitesse de libération v = racine(2GM / R) la masse M correspond à la masse de l'objet. On ne parle pas de la masse de ce qui est à sa surface, on s'en fiche, la vitesse de libération est propre à l'astre en question.

 

Au fait, quelqu'un parlait d'un trou noir de quelques grammes.

Sur la conférence d'Alain Riazuelo, il parle d'au minimum 3 M (masse solaire)

Conférence : http://www.cerimes.fr/le-catalogue/voyage-autour-et-a-linterieur-dun-trou-noir.html

 

Bonne nuit.

[Jack O'Neill]

Ben si quand même, le principe d'un trou noir est d'imaginer un objet ayant une vitesse de libération supérieure à la vitesse de la lumière..

 

Oui mais ce principe ne fonctionne que pour les particules ayant une masse et donc influencée par la gravité, ce qui n'est pas le cas d'un photon.

 

 

Comme tu le dis

 

Dans la formule de la vitesse de libération v = racine(2GM / R) la masse M correspond à la masse de l'objet

 

Or la masse d'un photon est nulle, selon la relation que tu nous a énoncée la vitesse de libération est égale à 0, donc le photon n'a pas besoin d'atteindre de vitesse pour se libérer de l'attraction d'un objet puisque l'attraction n'a aucune influence sur le photon.

Si la lumière ne peut s'échapper d'un trou noir ce n'est pas du à l'attraction de ce dernier.

Maintenant plus j'y réflechis et plus je me dis que l'espace doit subir une telle déformation au sein du trou noir que la lumière se retrouve prise au piège un peu comme quand on chiffonne un morceau de papier, tout ce qui se trouve en dedans ne peut en sortir a moins de le "déchiffoner".

[pascal_meheut]

Or la masse d'un photon est nulle' date=' selon la relation que tu nous a énoncée la vitesse de libération est égale à 0, donc le photon n'a pas besoin d'atteindre de vitesse pour se libérer de l'attraction d'un objet puisque l'attraction n'a aucune influence sur le photon.

[/quote']

 

 

 

Parce que tu n'as pas compris que M, c'est la masse de l'objet qui attire, du trou noir. La vitesse de libération, c'est comme les orbites : ca ne dépend pas de la masse du l'objet qui y est soumis (tant qu'elle est petite par rapport à l'astre qui attire).

 

Si la lumière ne peut s'échapper d'un trou noir ce n'est pas du à l'attraction de ce dernier.

 

Si.

 

Maintenant plus j'y réflechis et plus je me dis que l'espace doit subir une telle déformation au sein du trou noir que la lumière se retrouve prise au piège un peu comme quand on chiffonne un morceau de papier' date=' tout ce qui se trouve en dedans ne peut en sortir a moins de le "déchiffoner".[/quote']

 

Non, ca n'est pas comme ca que ca marche. L'espace ne se chiffonne pas, il se creuse tout simplement.

 

Au passage, tu peux réfléchir à ce qui se passe au niveau des trous noirs mais il y a peu de chance que ton intuition te donne des réponses valides à moins d'avoir le niveau de Hawking et encore.

[jarnicoton]

Au fait, quelqu'un parlait d'un trou noir de quelques grammes.

Sur la conférence d'Alain Riazuelo, il parle d'au minimum 3 M (masse solaire)

 

 

A l'inverse d'une étoile à neutrons qui est l'objet "le plus proche" d'un TN par sa taille et sa densité, il n'y a pas de limite inférieure (hors la masse de Planck) à la masse d'un TN.

 

Cependant, l'effondrement d'une étoile en fin de vie est le seul mécanisme connu créant un TN. Si un mécanisme hypothétique à découvrir créait des TN plus petits, de tels TN existeraient de façon stable (à l'inverse de mon étoile à neutrons).

 

Tout ceci est fort bien expliqué sur mon blog, lien ci-dessous, dans la rubrique d'exposés d'astronomie (il n'y en a que deux !).