Lumière gravitant autour d'un trou noir

[salviati]

Envoyé par Tachyons:

Le photon n'ayant pas de masse' date=' la gravité n'opère pas.[/quote']

 

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

 

Petite précision à caractère historique :

 

Avec les lois de Newton et ses travaux sur l'optique, la gravitation opère bien un effet sur la lumière : l'optique de Newton est une balistique, avec des particules de matière de masse non nulle, donc, soumises à la gravitation, comme n'importe quel corps.

C'est ce qui a amené John Mitchell et, à sa suite Peirre Simon de Laplace, à imaginer les corps obscurs, ancêtres des trous noirs.

C'est au XIXème siècle, quand on considérait la lumière comme une onde portée par l'éther, que la lumière est sortie du champ d'influence de la gravitation.

 

Puis, Einstein, les quantas, la RG, etc...

Modifié 12 septembre 2012 par salviati

[pascal_meheut]

Si un mécanisme hypothétique à découvrir créait des TN plus petits, de tels TN existeraient de façon stable

 

A part qu'ils s'évaporent... Un trou noir de qques tonnes ne durerait pas plus que quelques secondes de mémoire.

[jarnicoton]

A part qu'ils s'évaporent... Un trou noir de qques tonnes ne durerait pas plus que quelques secondes de mémoire.

 

C'est précisément détaillé sur mon blog !

[pascal_meheut]

C'est précisément détaillé sur mon blog !

 

Au temps pour moi

[Kelthuzad]

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.

 

Mais qu'est-ce que tu racontes ?

 

v = racine(2MG/R)

C'est la vitesse de libération à la surface d'un astre sphérique

 

v : vitesse de libération

M : masse de l'objet sphérique (trou noir par exemple)

G : constante de l'ordre de 10^-11

R : rayon de l'astre sphérique

 

Tu peux essayer avec la Terre, en prenant M = 10^24 kg, R = 6.10^6 m

Tu trouves environs 11 km/s, bref... Cela ne dépend pas de la masse d'un objet qui serait attiré par la gravité de l'astre puisque tout simplement la vitesse de libération est une caractéristique propre à l'astre, comme sa masse ou sa taille...

 

Petite précision à caractère historique :

 

Avec les lois de Newton et ses travaux sur l'optique, la gravitation opère bien un effet sur la lumière : l'optique de Newton est une balistique, avec des particules de matière de masse non nulle, donc, soumises à la gravitation, comme n'importe quel corps.

C'est ce qui a amené John Mitchell et, à sa suite Peirre Simon de Laplace, à imaginer les corps obscurs, ancêtres des trous noirs.

C'est au XIXème siècle, quand on considérait la lumière comme une onde portée par l'éther, que la lumière est sortie du champ d'influence de la gravitation.

 

Puis, Einstein, les quantas, la RG, etc...

 

Merci pour la précision

 

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

 

Je te propose de regarder la conférence que j'ai mis en post #27.

Modifié 12 septembre 2012 par Kelthuzad

[Jack O'Neill]

Mais qu'est-ce que tu racontes ?

 

Ouais non, excuse moi, je viens de me relire, je n'étais pas frais quand j'ai posté, j'aurai mieux fait de m'abstenir.

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

J'ai un peu fouillé et les choses sont moins intuitives qu'il n'y parait au premier abord.

 

En fait pour un objet massif compact on peut définir la sphère des photons dont le rayon est égal à 1.5 fois le rayon de Schwarzschild. Un photon qui rentre tangentiellement dans cette sphère va suivre une orbite circulaire autour du trou noir, mais l'orbite est instable et le photon n'a d'autre choix que de plonger vers le trou noir et de disparaître quand il croise le rayon de Schwarzschild ou de ressortir s'il est perturbé par quelque chose (ce qui serait très improbable), par contre on pourrait imaginer qu'un photon soit émis par un corps situé entre le rayon de Schwarzschild et celui définissant la sphère des photons, ce photon pourrait sous certaine condition, s'échapper et être détecté par un observateur extérieur.

 

Tout ce que j'ai dit précédemment vaut pour un trou noir qui n'est pas en rotation sur lui même. Si le trou noir est en rotation, il entraîne l'espace avec lui et il y a alors deux sphères de photons, l'une dans laquelle les photons tournent dans le sens direct et l'autre dans le sens rétrograde.

 

Tout ceci est relativement bien expliqué dans les pages en anglais de Wikipedia.

 

Dominique

[Kelthuzad]

En revisionnant la conférence d'Alain Riazuelo une partie de la réponse est donnée concernant une orbite probable autour d'un trou noir.

A une vitesse comparable à c, donc la lumière en est un bon exemple, une orbite possible serait une ellipse avec une excentricité proche de 1 à laquelle s'ajouterait une propriété intéressante, l'objet (ou la lumière dans cet exemple) ferait plusieurs fois le tour du trou noir très proche de celui-ci avant de rejoindre son aphélie (euh plutôt son apoapside).

 

A proprement parlé ce n'est plus vraiment une ellipse, enfin quoi qu'il en soit ce serait dû à la rotation de l'orbite durant chaque révolution comme on l'observe en particulier pour Mercure qui connait une excentricité importante par rapport aux autres planètes (tous les 8 mois (chiffre à vérifier) l'orbite fait un tour complet), le périhélie tourne autour du Soleil, je crois lire qu'on appelle ce mouvement la précession orbitale de Mercure.

 

Pour en revenir au trou noir, le photon aurait donc une précession orbitale tellement importante que le périapside de son orbite aura fait plusieurs tours autour du trou noir avant que le photon ait le temps de faire une révolution.

Dû à la grande vitesse du photon, pour qu'il soit en orbite il faudrait qu'il passe très proche du trou noir ce qui décrirait une trajectoire orbitale plutôt déroutante, on sent bien que ça ne va pas être très stable

 

J'ai essayé de faire un schéma de ce que j'imagine de la trajectoire lors d'une révolution :

 

 

Je ne pense pas faire erreur en insinuant donc qu'un objet allant à une vitesse très proche de c ne peut avoir une orbite simple comme on observe dans un système planétaire. Après pour la stabilité de l'orbite, qui sait en maths...? Je ne peux rien dire.

 

N'hésitez pas à me corriger sur mes erreurs de raisonnement...

 

Bon ciel et bonne nuit.

Modifié 12 septembre 2012 par Kelthuzad

[rt42]

Vous avez raison, cet effet s'appelle "zoom-whirl orbits" dans la littérature. Il faut une orbite très elliptique pour que cela marche, d'où deux phases très distinctes, en quasi ligne droite ("zoom") puis une phase quasi circulaire ("whirl"). L'effet est augmenté dans un trou noir en rotation. Dans votre schéma, si vous représentez un "tour" de plus, alors la partie elliptique ne sera pas superposée à la précédente et de proche en proche le dessin de l'orbite sera en pétales de marguerite.

 

Par contre, ça ne marche pas pour des photons, il faut des particules massives pour que ça marche, et la vitesse loin du trou noir est petite devant c.

 

Cordialement,

[Kelthuzad]

si vous représentez un "tour" de plus, alors la partie elliptique ne sera pas superposée à la précédente et de proche en proche le dessin de l'orbite sera en pétales de marguerite.

 

Merci de votre réponse, j'en avais conscience ici, bien sûr le schéma comme je disais est approximatif et valable pour une seule révolution.

 

Par contre, ça ne marche pas pour des photons, il faut des particules massives pour que ça marche

 

Je veux bien mais je vous fais confiance en l'admettant.

 

et la vitesse loin du trou noir est petite devant c.

 

Oui.

[julon2000]

À propos d'orbites autour d'un trou noir et ce qu'on y verrait, le site hubblesite.org a fait un module pédagogique un peu touffu dans sa présentation mais plutôt bien fait quant aux images. Il y a une partie "expérience" dans laquelle on peut faire mumuse avec un trou noir.

 

http://hubblesite.org/explore_astronomy/black_holes/modules.html

 

Cliquer sur "Up close and personal" puis "Show questions and experiments" pour les expériences.

[Osmorhum']

la vidéo postée par Dr Eric Simon (message #13 de ce sujet) en version longue, avec l'observation d'un trou noir à différentes distances de celui-ci (avec explications, en français, des phénomènes observés)

Ca ressemble à ce que Julon2000 a posté mais en plus "poussé" je dirais

[julon2000]

la vidéo postée par Dr Eric Simon (message #13 de ce sujet) en version longue' date=' avec l'observation d'un trou noir à différentes distances de celui-ci (avec explications, en français, des phénomènes observés)

Ca ressemble à ce que Julon2000 a posté mais en plus "poussé" je dirais [/quote']

 

Les images du film de Riazuelo sont effectivement beaucoup plus léchées et jolies, mais hubblesite aborde d'autres sujets non traités dans le film (par ex le temps perçu autour du trou noir) et il est interactif: j'ai personnellement dû passer plus de temps que ne veut la raison à jouer avec le potentiel effectif de l'orbite autour du trou noir

 

À propos: est-ce qu'Alain Riazuelo a publié le programme qu'il a créé pour générer les images du film? (histoire de faire mumuse avec des jolies images)

[Kelthuzad]

la vidéo postée par Dr Eric Simon (message #13 de ce sujet) en version longue' date=' avec l'observation d'un trou noir à différentes distances de celui-ci (avec explications, en français, des phénomènes observés)

Ca ressemble à ce que Julon2000 a posté mais en plus "poussé" je dirais [/quote']

 

Voila une version encore plus longue. lien

[Kelthuzad]

À propos: est-ce qu'Alain Riazuelo a publié le programme qu'il a créé pour générer les images du film? (histoire de faire mumuse avec des jolies images)

 

Pas sûr

[Osmorhum']

Je pense pas que ce soit un application, à mon avis il s'agit simplement de séquences animées

[Kelthuzad]

Ce qui montre sont des vidéos mais qui sont je pense tirées d'un programme. Ou alors il est très limité sur l'aide informatique.

[Osmorhum']

J'imagine que les données de bases viennent de calculs, voire d'un programme; mais pour le présenter au public, il se sert d'images de synthèses créées à partir des données énoncées par le programme; ce qui permet d'avoir de belles images, et de faire le spectacle (de la même façon que quand on te montre les planètes orbitant autour du soleil, on les représentent généralement sous leur forme "réelles" mais à des distances et échelles fausses plutôt que sous une forme "gravity simulator"... Pour le spectateur, c'est plus agréable )

[bongibong]

Dans une des vidéos, il montre une trame vide (espace-temps plat), puis la trame avec un trou noir (espace-temps courbe).

 

Je pense qu'il a pris une image (peut-être une vraie photo), et l'a mise sur la trame avec le trou noir.

[julon2000]

Vu la façon dont il enchaîne les séquences en appuyant sur une seule touche sur son clavier et sans interface à l'écran, ça me donnait l'impression d'un truc bricolé maison.

 

Mais effectivement ce n'était peut-être que le rendu visuel: les cartes graphiques actuelles sont des monstres en termes de puissance de calcul, mais je ne sais pas si elles sont optimisées pour calculer en temps réel les trajectoires de rayons lumineux dans un espace très courbé.

 

De toute manière (calcul en temps réel ou rendu visuel), il a dû utiliser un programme dédié à ce genre de calculs très spécifiques, et après une brève recherche je n'ai malheureusement rien trouvé de tel.

[Osmorhum']

Les plug-in d'adobe after effects peuvent facilement rendre ce type de visuels... Personnellement ça m'étonnerai que ça soit en temps réel; surtout vu la tête du PC portable qu'il utilise... Ca m'étonnerai qu'il ait les caractéristiques suffisantes pour faire ce genre de rendu en temps réel... Sachant qu'il s'agit de deux conférences différentes et que les images sont apparemment les mêmes, je reste sur l'idée de vidéos calculées au préalable, ce qui me semble beaucoup plus pratique (puisque de toute façon je pense que sa conférence est rédigée avant aussi, il sait de quels visuels il aura besoin) et qui demande beaucoup moins à son PC...

[julon2000]

Je ne connais pas adobe after effects et les techniques de rendu visuel de manière générale (mais je connais un peu de relativité générale), mais je doute fortement que cela soit si simple d'effectuer ce genre de rendu: si l'on veut un rendu fidèle à la réalité, il faut bien comprendre qu'il ne s'agit pas d'appliquer un filtre sur une image plate.

 

En effet, les rayons lumineux étant courbés par le trou noir, il faut d'une part une modélisation en 3-dimensions de l'image entourant le trou noir et calculer la trajectoire des rayons lumineux. À vue de nez il y a également un fort travail d'optimisation, vu qu'il ne sert à rien de calculer une kyrielle de trajectoires qui n’apparaîtront pas sur le rendu: j'imagine que seuls les rayons lumineux atteignant l'observateur sont calculés.

[Jean-ClaudeP]

Interview : Alain Riazuelo, astrophysicien à l'institut d'astrophysique de Paris.(repris de Sciences et Avenir)

Source : Planetastronomie

 

«Des objets physiques étonnants»

Plus simples à décrire qu'un atome, les trous noirs sont pourtant le siège de phénomènes défiant l'imagination.

 

Vos recherches sont orientées vers l'Univers primordial. Pourquoi vous êtes- vous intéressé aux trous noirs ?

Les trous noirs, comme l'Univers primordial, sont décrits par la relativité générale et présentent les champs gravitationnels les plus extrêmes de la nature. Ce sont des objets simples et déroutants : d'une part leur physique est intégralement décrite par trois paramètres - moins qu'un atome ! - d'autre part, ils sont le siège d'effets gravitationnels étonnants, pour lesquels notre intuition n'est d'aucun recours.

 

Vous avez donc modélisé ces astres extrêmes ?

Curieusement, les cours de relativité générale présentent les trous noirs avec des méthodes d'il y a 50 ans. Mieux vaut montrer à quoi ils ressemblent... mais personne ne s'était encore attelé à cette tâche. Pour combler ce vide, j'ai d'abord conçu un programme destiné à résoudre l'équation de la trajectoire des photons aux abords d'un trou noir. C'était, il y a deux ans, une modélisation sans ambition, qui mettait en scène un trou noir simple sur une mire à damier. Le résultat était déjà intéressant, mais j'ai voulu l'améliorer en plaçant le trou noir sur une image du ciel, réalisée par le groupe de chercheurs américains 2MASS (Two Micron All-Sky Survey (Relevé de tout le ciel à deux micromètres) : il s'agit d'un grand relevé de près de 470 millions d'objets. L'effet fut spectaculaire. Ensuite, pour réaliser un travail propre, il m'a fallu déterminer la couleur des étoiles à partir des catalogues stellaires, étudier la réponse de l'œil à un spectre donné : un vrai travail de colorimétrie. Alors que la résolution de l'équation des trajectoires des photons n'avait pris que quelques jours, ce travail de fourmi m'a occupé de longs mois. Une fois l'outil mathématique et informatique créé, j'ai eu envie de voir ce qui se passe quand on entre dans le trou noir. La dernière étape a consisté à intégrer tous les phénomènes physiques prédits par la relativité générale aux abords d'un trou noir.

 

Pourquoi ce travail n'a pas été réalisé plus tôt alors que les équations qui le régissent ont près d'un siècle ?

Des visualisations scientifiques existent sous forme de schémas, mais elles sont arides, destinées aux spécialistes. Surtout, elles ne répondent pas à des questions simples comme : à quoi ressemble le fond étoile aux abords de la silhouette du trou noir ? Ce n'est que depuis quinze ans que nous disposons d'outils informatiques assez puissants pour réaliser des séquences animées de qualité acceptable. Le seul travail visuel accessible a été réalisé, il y a quinze ans, par l'astrophysicien français Jean-Alain Marck. Mais lorsqu'il est mort prématurément, une grande partie de ses travaux - inachevés et limités par les moyens informatiques de l'époque - a été perdue. Étudiant, j'avais déjà été impressionné par ces simulations. Je suis heureux d'avoir pu continuer son oeuvre.

 

Sylvie Rouat

Sciences et Avenir

[Osmorhum']

Mea Culpa... Je pensais pas qu'il avait tant chiadé son truc au niveau des animations, je pensais que c'était une création artistique 3D (fidèle aux règles, aux calculs etc...) qu'il avait sous-traité (comme le font la plupart des gens )...

[julon2000]

@Jean-ClaudeP:

Merci pour l'interview, très intéressante!

 

Sur sa page de l'IAP, Riazuelo a mis quelques documents donnant plus de détails techniques (plus précisément destinés à des physiciens). On peut y lire qu'il lui faut 1-2 minutes de calcul par image:

http://www2.iap.fr/users/riazuelo/bh/sem/x9.pdf

 

Par contre il ne mentionne pas avoir publié son programme