Trous noirs

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  • Publié le : 21 mars 2011
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I.LE TROU NOIR

1) Définition :
Les lois de l’attraction universelle s’appliquent non seulement à la matière mais aussi à la lumière. Ainsi, la masse de tout astre (ex: le Soleil ou la Terre ) serait amenée à dévier les rayons lumineux qui s’en approchent et passent près. Dès lors, la lumière ne se propage plus en ligne droite. En conséquence : il pourrait exister des objets cosmologiques(ouastres) très compacts que rien ( pas même la lumière) ne parvient à s’échapper de leur intense force de gravité: ce sont les trous noirs.

2) De l'étoile au trou noir :
Pour former un trou noir, une étoile doit avoir une masse 25 fois supérieure à celle du Soleil (étoile massive).
Lorsque l'étoile massive(super géante) a brûlé tous ses carburants nucléaires, le cœur de l'étoile se contractesous l'effet de la gravitation, puis elle éclate ce qui donne naissance à une super nova (ensemble des phénomènes présents lors de l'explosion et de la destruction de l'étoile; il est très lumineux). Lors de cette explosion, cette étoile perd une énorme quantité de masse. Elle se transforme alors en étoile à neutrons (elle devient très dense). Cependant, si la masse de ce « cadavre stellaire » est 3fois supérieur à celle de la masse solaire, il peut devenir un trou noir.

Il va alors se "compresser", à cause de sa propre gravitation (la gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.), et va être caractérisée par une très grande masse dans un tout petit espace: ce sont les caractéristiques essentielles d'un trou noir.
Remarque: Tout objet peut en principe seréduire à un trou noir: Il "suffirait" de le comprimer et de l’écraser afin de le faire tenir dans un volume assez petit et restreint.

3) Structure
Le rayon d'un trou noir est appelé rayon de Schwarzschild. Dans cet espace, la composition du trou noir nous est totalement inconnue.
La limite du trou noir se nomme « horizon des évènements ».
Au centre du trou noir, il existe une singularité :c'est un point théorique où densité, pression et température sont infinies.
On suppose aujourd'hui que les trous noirs ont un axe de rotation. Autour d'un trou noir, il existe une région, l'ergosphère (non sphérique). Elle tourne autour du même axe de rotation (supposé) que le trou noir. Elle est constitué de la matière qui est attirée et prochainement aspirée par le trou noir. Dans l'ergosphèretout objet se désintègre sauf quelques petites particules qui suivent une trajectoire en « spirale sortante ». Lorsque l'horizon des évènements est franchi, plus aucunes particules ( que ce soit lumière ou matière) ne peut s'échapper hors de la région et tombe alors vers la singularité.

Le rayon de Schwarzschild peut être calculé par la relation ci dessous:



(Rs semesure en mètre: m)

G : constante de gravitation universelle de Newton = 6,67.10-11
m : masse du trou noir
c : vitesse de la lumière dans le vide = 299 792 458 m/s

Exemple pour le Soleil: si l’on parvenait à faire entrer sa substance dans un volume de 3 kilomètres de rayon, 250 000 fois moindre qu’actuellement, il deviendrait un trou noir.
Par le calcul: Rs =2Gm/c² =(2*6,67.10-11*1,98892.1030)/299792458² =2952m

Exemple pour la Terre: Elle mesurerait 2 centimètres de diamètre environ (2R)
Par le calcul: Rs =2Gm/c² = (2 * 6,67.10-11*5,9742.1024)/299792458² =0,009m

Remarque: Certains trous noirs sont si gros qu'ils rassemblent autant de matière que des millions ou des milliards de soleils au cœur des galaxies (aussi dense que l'air que l'on respire).

II. Lesdifférences et les points communs

1) Les différents types de trous noirs
Dans l'univers, les trous noirs sont référencés par type: ils sont classés en fonction de leur taille (Elle s'exprime en masse solaire: Par exemple un trou noir intermédiaire possède une masse comprise entre 100 et 10000 masses solaires.). Nous allons les référencés par taille: Du plus petit type de trou noir au plus grand....
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