Les trous noirs en astrophysique

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Le trou noir en astrophysique
Gonzague Callejo

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Propriétés et structure du trou noir isolé

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La vitesse de libération

M: masse de l’attracteur R: rayon de l’attracteur G: constante de gravitation
Vvlib

M,R3

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Les trous noirs: une vieille idée (?)
1784 - John Michell: « les particules de lumière sont attirées de la même façon que les autres corps » La lumière peut être gravitationnellement liée

1796 – Pierre Simon de Laplace: « les plus grands corps lumineux de l’univers peuvent être invisibles » La vitesse delibération peut-elle être égale à la vitesse de la lumière? OUI:

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De nouvelles idées
Champs, théorie de L’électromagnétisme Physique des gaz, thermodynamique

Maxwell

Boltzmann

Construction de la Heisenberg mécanique quantique, microphysique

Bases de la quantification

Planck EinsteinSchrödinger Relativité restreinte, puis générale
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Trou noir: structure classique

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La singularité

1) Purement mathématique

2) En fait fausse singularité
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Physique simple des trous noirs

Ø Masse supérieure à 3 masses solaires Ø Rayon de Schwarzschild maximal: rS=3 km Ø densité jusqu’à 1051 kg par centimètre cube Ø Dernière orbite stable à 3rS (0.54rS)

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Le trou noir: un objet simple?

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Black holes have no hair
Penrose-Hawking: La « surface » d’un trou noir est-elle obligatoirement lisse? Réponse: OUI.

?

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Optique des trous noirs (1)

Schwarzschild

Kerr

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Le théorème d’unicité

Carter, Penrose, Hawking: paramètres définissant parfaitement un trou noir Le primordial Sa masse

Perte d’informations

L’incontournable Sa vitesse de rotation

Le problématique Sa charge
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Zoologie des trous noirs

Standard: Schwarzschild (1916) Relativité généraleEn rotation: Kerr (1963) Relativité générale

Chargé: Reissner-Nordstrom (1918) Relativité générale Electromagnétisme

Chargé et en rotation: Kerr-Newman Relativité générale Electromagnétisme
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Le devenir des trous noirs

üA priori: l’éternité… üLa masse du trou noir ne peut qu’augmenter üUne durée devie finie est-elle compatible avec l’horizon des événements? üInvocation de processus à priori farfelus…

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I. L’effet Casimir

VIDE

VIDE

VIDE

Rapprochement des plaques
Pourquoi? VIDE Plaques métalliques (non chargées)

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II. Les fluctuations du vide

Principe d’incertitude de Heisenberg (1922) Nature de la gravitation: Sakharov (1968)

}
P

VIDE

A

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III. Le rayonnement de Hawking

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L’évaporation quantique...
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