Tomber dans un trou noir : les étranges phénomènes de la spaghettification et de la singularité
 

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Tomber dans un trou noir :
les étranges phénomènes de la spaghettification et de la singularité

Vidéo # 7993 en Français () insérée le Jeudi 03 Septembre 2015 à 20:26:31 dans la catégorie "Science & Technologie"

Durée : 04 min 47 sec


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Voici deux vidéos montrant de manière claire, et graphiquement superbes, certains phénomènes étranges se produisant aux abords d'un trou noir.

Qu'est-ce que la spaghettification ?

La spaghettification est l'allongement d'un corps sous l'effet des forces de marées gravitationnelles lorsque celui-ci est plongé dans un trou noir.

En astrophysique, La Spaghettification (parfois appelé l' effet de nouilles) est l'étirement vertical des objets en formes minces et longues (un peu comme des spaghetti) dans un fort champ gravitationnel, et résulte de force de marée extrême. Dans les cas extrêmes, près de trou noir, l'étirement est si puissant qu'aucun objet ne peut lui résister, peu importe la cohésion de ses composantes. Dans une petite région la compression horizontale équilibre l'étirement vertical de sorte que de petits objets spaghettifié n'éprouvent aucun changement net du volume.

 À l'intérieur ou l'extérieur de l'horizon des évènements

Le point auquel les forces de marée détruisent un objet ou tuent une personne dépend de la taille du trou noir. Pour un trou noir supermassif, comme ceux trouvés au centre d'une galaxie, ce point peut nous induire en erreur quant à l'horizon des évènements, un astronaute peut passer cet horizon sans remarquer aucune perturbation et s'en tirer provisoirement, c'est seulement une question de temps, parce qu'une fois à l'intérieur d'un horizon d’évènement, tomber vers le centre est inexorable. Pour de petits trous noirs dont le rayon de Schwarzschild est beaucoup plus proche de la singularité, les forces de la marée tuerait même avant que l'astronaute n'atteigne l'horizon des évènements. Par exemple, pour un trou noir de 10 masses solaires8 et la corde mentionnée ci-dessus à la distance de 1 000 km, la force d'étirement à mi-corde est 325 N. Elle se rompra à 320 km, bien à l'extérieur du rayon Schwarzschild de 30 km. Pour un trou noir de 10 000 masses solaires, elle se rompra à 3 200 km, bien à l'intérieur du rayon de Schwarzschild de 30 000 km.

Source : Wikipédia.

Qu'est-ce qu'une singularité gravitationnelle ?

En relativité générale, une singularité gravitationnelle1 est une région de l'espace-temps au voisinage de laquelle certaines quantités décrivant le champ gravitationnel deviennent infinies quel que soit le système de coordonnées retenu.

Les singularités gravitationnelles sont des singularités mises en évidence par les solutions de l'équation du champ gravitationnel d'Albert Einstein.

Une singularité gravitationnelle est une singularité du tenseur métrique g, et non une simple singularité de coordonnées.

D'après les théorèmes sur les singularités de Roger Penrose et Stephen Hawking, une telle singularité est un point au-delà duquel une géodésique ne peut être prolongée.

La description de telles régions n'est pas possible dans le cadre de la relativité générale, ce qui n'empêche pas cette dernière d'être en mesure de prédire que de telles configurations peuvent se former dans l'univers. Par exemple, la formation d'un trou noir va de pair avec l'apparition d'une singularité gravitationnelle en son sein. L'univers observable est issu d'une phase dense et chaude, le Big Bang. Cette phase dense et chaude pourrait elle aussi être issue d'une singularité gravitationnelle.

Le comportement d'une singularité gravitationnelle ne pouvant pas être décrit à l'aide des connaissances physiques actuelles, certains chercheurs ont émis l'hypothèse (qui par certains côtés apparaît comme un vœu pieux) que les singularités gravitationnelles ne sont jamais en mesure d'affecter l'espace environnant. Ceci est possible si elles sont entourées d'un horizon des événements, comme cela se produit dans un trou noir. L'hypothèse de la censure cosmique suppose donc que les singularités gravitationnelles (à l'exception éventuelle de celle du Big Bang) sont toujours cachées de l'extérieur par un horizon. Cette hypothèse, promue entre autres par Stephen Hawking dans le courant des années 1970, a été réfutée à l'aide de simulations numériques dans le courant des années 1990 par Saul Teukolsky et Matthew Choptuik.

Types de singularités gravitationnelles

D'un point de vue topologique, on distingue la singularité ponctuelle de la singularité annulaire.

  • Une singularité ponctuelle est une singularité ayant la topologie d'un point et qui est au centre d'un trou noir non rotatif, décrit par la métrique de Schwarzschild.
  • Une singularité annulaire (en anglais : ring singularity) est une singularité ayant la topologie d'un anneau et qui est au centre d'un trou noir en rotation, décrit par la métrique de Kerr.

Source : Wikipédia.

Deux vidéos superbes :

  • La première est plus complète quand aux explications des phénomènes,
  • La seconde est graphiquement très réussie, notamment avec son lever de trou noir vu depuis une planète imaginaire, et les couleurs magnifiques des gaz chauds du disque d'accrétion.

Décidément, les trous noirs sont le summum, le nec plus ultra des astres et des phénomènes cosmiques dans l'Univers physique.

Un must étonnant.

À voir absolument !



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VIDÉO BONUS : La spaghettification, l'une des façons qu'un trou noir emploiera pour vous tuer. Durée : 3:09.
Une magnifique vidéo mais qui décrit de façon moins complète certains phénomènes caractéristiques aux abords d'un trou noir.




 


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