« Singularité gravitationnelle » : différence entre les versions
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On appellera trou noir un corps ou une énergie engendrant un champs gravitationnel si intense que la vitesse de libération – c’est-à-dire la vitesse minimale nécessaire pour quitter un champs gravitationnel – qui lui est associée dépassera celle de la lumière. Autrement dit, un trou noir peut se définir comme il le fut pour la première fois au dix-septième siècle : un corps de masse telle qu’il retient ses propres rayons. |
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Il existerait ainsi des lieux où le champ gravitationnel deviendrait si puissant qu’il ne pourrait être engendré que par un corps de masse infiniment grande mais de taille infiniment petite. Les théories quantiques et relativistes se verraient alors intimement confrontées. C’est là tout l’intérêt de ces objets célestes : la science moderne tend à la Grande Unification des physiques ; la quête éternelle de la Grande Équation… |
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1. Structure générale d'un trou noir |
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Nous aurons pour but dans les pages suivantes de présenter les notions communes nécessaires à la suite de notre travail. |
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Nous définirons donc trois éléments fondamentaux : |
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- une singularité (coeur où espace et temps se confondent) |
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- un horizon des évènements (disque noir) |
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- un disque d’accrétion (ce disque est composé de matière en orbite autour du trou noir; il s’assimile aux anneaux de Saturne) |
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a. Trou noir : représentation |
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Comment représenter un trou noir ? Autrement dit, comment représenter une masse infinie dans le continuum spatio-temporel ? Deux théories nous sont proposées: soit la courbure tend vers une verticalité asymptotique qui se termine par un point ; soit l’énergie troue littéralement la toile. Cette dernière hypothèse reste très prenante pour les physiciens, celle-ci ouvrant la voie aux mondes parallèles et à la conception branaire des univers. Toutefois, dans un souci de simplicité, nous adopterons la première représentation, la singularité du trou noir y apparaissant de manière claire. |
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b. Singularité |
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Bien que très mystérieuse, la singularité peut être définie comme le point de convergence de l’ensemble des forces gravitationnelles. Elle est la masse engendrant le champ de gravitation. |
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schema3 schema0 |
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Des notions très abstraites lui sont mathématiquement associées : par exemple, ce point de masse infinie est le point où espace et temps se confondent : le temps est nul. |
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Source:http://www.lestrousnoirs.net/1-2.html |
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Version du 30 avril 2018 à 23:25
Pour les articles homonymes, voir Singularité.
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En relativité générale, une singularité gravitationnelle[1] 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.[réf. nécessaire]
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.
Notes et références
- Entrée « singularité » (sens 2), dans Richard Taillet, Pascal Febvre et Loïc Villain, Dictionnaire de physique, Bruxelles, De Boeck Université, , XII-741 p. (ISBN 978-2-8041-0248-7, BNF 42122945), p. 504, lire en ligne
