Trous noirs

[Sofkl]

Bon ça peut paraître bête mais je me pose une question à propos des trous noirs; sont-ils plats ou sont-ils en forme de sphère ? Sachant qu'on en a jamais observé, y a-t-il des hypothèses à propos de leur forme ?

J'espère que j'ai été claire et qu'on va comprendre mes questions  

[Alain_G]

L'horizon des événements est une sphère qui entoure la singularité, on peut donc considérer qu'ils sont sphériques. 

[Smith]

On pense que la plupart des TN sont en rotation (TN de Kerr), ce qui a un effet sur leur forme.

[Egill]

Un trou noir, ça résulte de la gravitation... et la gravitation résulte d'une déformation de l'espace temps qui comprend 4 dimensions dont 3 d'espace. Ces trois dimensions d'espace sont donc courbées par les corps massifs ... pas évident à se représenter une déformation d'un espace en 3 dimensions...(et la dimension de temps aussi est déformée). La gravitation s'exerce donc dans tous les sens autour d'un objet massif. Donc les trous noirs sont sphériques (enfin tout du moins leur horizon, horizon qui est du à la gravitation: c'est la limite à partir de laquelle la vitesse de libération (vitesse qu'il faudrait atteindre pour s'extraire de la gravité du trou noir) est supérieure à la vitesse de la lumière).

 

En fait, c'est le même principe qui fait que les planètes et les étoiles sont sphériques (en fait des sphères un peu comprimées comme le dit Smith du fait de la rotation, à peu près tous les corps massifs étant en rotation sur eux-mêmes... y compris les trou noirs hyper massifs au centre des galaxies apparemment). D'ailleurs, planètes et étoiles ont un horizon "virtuel". Si on imaginait que l'on comprime toute leur masse dans "leur" horizon, elles s'effondreraient en trou noir. Pour la Terre, il faudrait comprimer toute sa masse (le coeur, le manteau, la croute terrestre, les montagnes, les océans, nous, tout quoi...) dans une sphère d'un diamètre de quelques mm et elle s'effondrerait en trou noir. Un trou noir, c'est un corps dont la masse est condensé dans un volume inférieur à cet "horizon" (appelé horizon de Schwarzschild si je ne dis pas de bêtise).

 

Le fait que l'horizon du trou noir récemment pris en photo fasse probablement autour de 10 milliards de Km (le Soleil et ses planètes rentrent allègrement dedans) laisse songeur sur sa masse absolument phénoménale (6.5 milliards de masse solaire, rien que ça....).

 

Si je ne dis pas de bêtise, mais c'est ce que j'ai compris.

Modifié 12 avril 2019 par Egill

[Thierry-andre Martin]

Ce qui me parait interressant c'est d'utilisr les chiffres donnés pour avoir une idée de la densité du super trou noi. Deux cas poissibles. A)  On parle d'une sphère  de rayon de 19 milliards de km. Ou  B  une surface  de rayons de 19 milliards  occuppée par des Soleils .                                                                                                                      Dans le cas A :                                                                                                                                                                                         le volume V est défini  pour une sphère : 4/3x pi x R3 en m cube.  ici le super trou noir a son rayon R= 19 milliards de km soit 19 10 puissance 12 m.  V = 4/3 x 3,14 x (19 x 10 puissance 12) 3 = 4,187  x  6859 x 10 puissance 36 = 28718,633  x 10 puissance 36 m cube.  La masse du super trou noir est 6,5 millards  de masse solaire soit 6,5 10 puissance 9 x 2 x 10 puissance 30 = 117 x 10 puissance 39 kg.  la densité en kg/m3  en la comparant avec l'eau qui est de 1000 kg/m3. On a (117 x 10 puissance 39) / (28, 718633 x 10 puissance 39) = 117/ 28,72 soit 4. Est ce qu'une densité de 4kg/m3 en fait un trou noir?                                                                                 Dans le cas B:                                                                                                                                                                                     le volume vaudrait: pi x (19 x puissance 12)  au carré x 102 diametre Terre x 13 x10 puissance 6 = 1503074 x 10 puissance 24 =15 x 10 puissance 29 m cube. La densité résultante devient : 117 10 puissance 39 / 15 10 puissance 29 = 3 x 10 puissance 10 soit 30 millions de fois la densité del'eau. Maintenant il est bon de reprendre les travaux de Schwarzschild  .                                                                                                                              Selon Schwarzschild la limite possible mathèmatiquement de la densité est 0,66 10 puissance 31 kg/m3. soit 0,66 x 10 puissance 28 fois la densitè de l'eau.  Dans ce cas  idèal  ce trou noir pour atteindre la singularité  il  devrait ètre  plus lourd  de (66 x 10 puissance 26) / (30x 10 puissance 6) . Soit   2,2 10 puissance 20  fois plus.  On a bien un gros problème  pour parler d'un vrai trou noir dans ce cas aussi.

[martial_julian]

Le 22/04/2019 à 21:02, Thierry-andre Martin a dit :

Ce qui me parait interressant c'est d'utilisr les chiffres donnés pour avoir une idée de la densité du super trou noi. Deux cas poissibles. A)  On parle d'une sphère  de rayon de 19 milliards de km. Ou  B  une surface  de rayons de 19 milliards  occuppée par des Soleils .                                                                                                                      Dans le cas A :                                                                                                                                                                                         le volume V est défini  pour une sphère : 4/3x pi x R3 en m cube.  ici le super trou noir a son rayon R= 19 milliards de km soit 19 10 puissance 12 m.  V = 4/3 x 3,14 x (19 x 10 puissance 12) 3 = 4,187  x  6859 x 10 puissance 36 = 28718,633  x 10 puissance 36 m cube.  La masse du super trou noir est 6,5 millards  de masse solaire soit 6,5 10 puissance 9 x 2 x 10 puissance 30 = 117 x 10 puissance 39 kg.  la densité en kg/m3  en la comparant avec l'eau qui est de 1000 kg/m3. On a (117 x 10 puissance 39) / (28, 718633 x 10 puissance 39) = 117/ 28,72 soit 4. Est ce qu'une densité de 4kg/m3 en fait un trou noir?                                                                                 Dans le cas B:                                                                                                                                                                                     le volume vaudrait: pi x (19 x puissance 12)  au carré x 102 diametre Terre x 13 x10 puissance 6 = 1503074 x 10 puissance 24 =15 x 10 puissance 29 m cube. La densité résultante devient : 117 10 puissance 39 / 15 10 puissance 29 = 3 x 10 puissance 10 soit 30 millions de fois la densité del'eau. Maintenant il est bon de reprendre les travaux de Schwarzschild  .                                                                                                                              Selon Schwarzschild la limite possible mathèmatiquement de la densité est 0,66 10 puissance 31 kg/m3. soit 0,66 x 10 puissance 28 fois la densitè de l'eau.  Dans ce cas  idèal  ce trou noir pour atteindre la singularité  il  devrait ètre  plus lourd  de (66 x 10 puissance 26) / (30x 10 puissance 6) . Soit   2,2 10 puissance 20  fois plus.  On a bien un gros problème  pour parler d'un vrai trou noir dans ce cas aussi.

 

écrit comme ça c'est franchement imbitable !

[Denis Udrea]

Il y a 8 heures, martial_julian a dit :

Est ce qu'une densité de 4kg/m3 en fait un trou noir? 

Ce n'est pas la densité qui fait le trou noir mais sa masse.

Et oui pour les trous noirs supermassifs la densité peut devenir très faible. Je n'ai pas eu le courage de vérifier les calculs car ils sont vraiment illisibles et de surcroit je n'ai rien compris à l'ésotérique "cas B" (Une surface de 19 milliards occupée par des soleils ???? 19 milliards de quoi ? de km² ? occupée par des soleils ? Comment ? )

 

Plus de détails dans l'excellent article du Dr Goulu : https://www.drgoulu.com/2008/06/20/la-densite-des-trous-noirs/

[Alain_G]

Est-ce que ça a un sens de parler de densité pour un trou noir, la totalité de la masse étant a priori concentrée en son centre et l’horizon des événements n’étant pas une frontière physique mais la limite au-delà de laquelle la lumière ne peut pas s’échapper. 

[martial_julian]

@Denis Udrea

  ta citation n'est pas de moi mais de Thierry-andre Martin  qui écrit une fois de plus de belles inepties

il y a 56 minutes, Denis Udrea a dit :

Ce n'est pas la densité qui fait le trou noir mais sa masse.

 

 

je suis bien d'accord

 

il y a 57 minutes, Denis Udrea a dit :

 

Plus de détails dans l'excellent article du Dr Goulu : https://www.drgoulu.com/2008/06/20/la-densite-des-trous-noirs/

 

merci pour l'article , l est top  👍

[popov]

Le ‎22‎/‎04‎/‎2019 à 21:02, Thierry-andre Martin a dit :

Maintenant il est bon de reprendre les travaux de Schwarzschild  .

Il serait encore meilleur de se mettre au niveau de celui qui pose la question au départ. D'ailleurs bienvenue à toi Sofkl

 

Thierry-André, les calculs de densité des trous noirs trouveraient surement mieux leur place dans une autre discussion plus spécialement consacrée à cela, non ?

[toubib]

Bonjour à tous.

 

Une chose me tracasse quand même à propos des trous noirs.

 

je suppose ici que la notion d'"intérieur" d'un trou noir a un sens. c'est à dire que cet "intérieur" correspond au volume compris à l'intérieur de la sphère de Schwarzschild correspondant à ce trou noir.

 

je fais 3 hypothèses :

1) la vitesse de libération d'un trou noir est supérieure à la vitesse c.

2) la gravitation se propage à travers l'espace-temps à la vitesse c.

3) la masse à l’intérieur du trou noir exerce sa gravitation sur l'extérieur du trou noir.
 

j'y vois là une incohérence, mais ou est-elle ?

 

cela me tracasse depuis longtemps et j'ai bien fini par avoir quelques idées/interprétations/intuitions, mais elles sont trop farfelues à mon gout pour être vraies.

 

les mathématiques nécessaires à la résolution de ces questions me dépassent de très très loin en tout cas. pas moyen pour moi d'avancer plus tout seul.

 

quelqu'un pourrait-il m'aider svp ?

 

Merci d'avance et bon ciel à tous.

 

cordialement,

Toubib

 

 

 

 

 

[Alain_G]

La gravitation est une déformation de l’espace-temps engendrée par la masse du trou noir, Son effet est donc décorellé de la vitesse de libération du trou noir. 

La vitesse de propagation de la gravitation est c car un événement ne peut pas se propager plus vite que la lumière. 

Voilà mon interprétation mais n’ayant pas un bagage scientifique suffisant mon analyse peut être erronée. 

[toubib]

Bonjour.

 

Merci pour cette réponse.

Malheureusement, elle ne me comble pas.

 

Voici ici une expérience de pensée qui sera à mon avis plus parlante ou plutôt, qui illustre mieux le paradoxe que je crois déceler :

 

imaginons deux objets identiques ( des fusées, disons ) en cours de chute libre à l'intérieur de la sphère de Schwarzschild.

nous programmons les moteurs de ces fusées pour se mettre en route ( ou non ) juste après qu'elles aient franchies la sphère de Schwarzschild.

imaginons aussi des instruments de mesures ( positionnés à l'extérieur de la sphère de Schwarzschild ) suffisamment précis pour mesurer tout changement réel de la gravitation exercée par le trou noir.

 

première expérience : nous envoyons la fusée qui est programmée pour ne pas mettre en route ses moteurs, elle reste donc en chute libre.

les instruments font une mesure que l'on note "A".

 

deuxième expérience : la fusée, une fois franchie la sphère de Schwarzschild, allume son moteur et dévie sa trajectoire.

son influence gravitationnelle sur son environnement immédiat sera donc différente que celle de la première expérience.

 

question : les instruments feront-ils la même mesure "A" ou bien une mesure différente ?

 

si la réponse est oui, ( la mesure dans les deux expériences est "A" ), alors comment se fait-il que la masse du trou noir exerce une influence gravitationnelle sur l'environnement extérieur à la sphère alors qu'un changement de la répartition de la masse à l'intérieur de la sphère n'entraine pas de différence de mesure de la gravitation  ?

 

si la réponse est non ( les deux mesures diffèrent entre les deux expériences ), alors comment se fait-il qu'un évènement qui se produit à l'intérieur de la sphère peut "communiquer" la présence d'un évènement de l'intérieur vers l'extérieur de cette sphère ?

 

il me semble que quelque soit la deuxième mesure effectuées, nous sommes face à un paradoxe.

 

Je sais bien que ce raisonnement doit bien être défectueux quelque part, mais ou ?

 

cordialement.

 

Toubib

 

[charpy]

De cecque j'ai pigé en terme de vulgarisation : vu le l'exterieur l'horizon du trou noir correspond a un arret du temps. Donc la lumiere qui est émise ñdans cet horizon est 'figée'. Du coup la grvité aussi et on a pas acces a ce qu'il se passe de l'autre coté de l'horizon. 

 

Pour moi la reponse est oui. Mais pourtant les mesures gravitationnelles ont montré que lors de la fusion de 2 tn il y a une oscillation resultant de la fusion des masses en rotation. Bref c'est pas bien net.

[bongibong]

Le 24/04/2019 à 08:24, Denis Udrea a dit :

Ce n'est pas la densité qui fait le trou noir mais sa masse.

En fait c'est la compacité, on cherche à savoir si cette grandeur est proche de 1 ou non :
compacité = 2GM/rc²

Donc il y a bien une idée de masse mais concentrée dans une sphère d'un rayon donné.

[bongibong]

Le 25/04/2019 à 20:09, toubib a dit :

je fais 3 hypothèses :

1) la vitesse de libération d'un trou noir est supérieure à la vitesse c.

2) la gravitation se propage à travers l'espace-temps à la vitesse c.

3) la masse à l’intérieur du trou noir exerce sa gravitation sur l'extérieur du trou noir.
 

j'y vois là une incohérence, mais ou est-elle ?

Es-tu d'accord avec moi que pour un astre classique (pas un trou noir), tu as une courbure qui varie régulièrement de l'infini (courbure nulle) jusqu'à la surface de l'astre.

Cette courbure n'a pas vraiment besoin de l'astre centrale pour se faire, c'est le théorème de Birkhoff, en fait disons que l'espace en r=r1 a besoin de regarder comment est la courbure en r= r1+dr (un peu plus loin) et comment elle varie, pour savoir ce qu'elle doit valoir en r=r1.

Cela se fait de proche en proche jusqu'à rencontrer de la matière.

 

Pour le trou noir... et bien... on ne rencontre pas de matière, donc à chaque fois on voit que la courbure augmente de plus en plus jusqu'à aller dans la singularité...

[toubib]

Bonjour.

 

Et bien oui, en supposant que l'on se rapproche d'une masse ponctuelle, alors en effet, rien d’étonnant à ce que l'on finisse par rencontrer un point.

mais si la singularité "est" la sphère, alors beaucoup de paradoxes se trouvent ainsi solutionnés, il me semble.

 

Merci pour vos réponses.

 

Toubib

[bongibong]

Le 05/05/2019 à 17:35, toubib a dit :

mais si la singularité "est" la sphère, alors beaucoup de paradoxes se trouvent ainsi solutionnés, il me semble.

Je ne suis pas sûr de bien comprendre cette phrase... mais disons que l'horizon des événements n'est pas une singularité... elle l'est parce que la métrique de Schwarzschild n'est pas un système de coordonnées adapté. En passant à d'autres métrique Eddington-Finkelstein ou Kruskal-Szekeres, il n'y a pas de problème. On parle de singularité de coordonnées, alors que le centre est bien une singularité physique (du moins selon la RG).