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  • Interstellar et les trous noir ?

  • Vos questions sur les trous noirs et tous les mystères : univers parallèles, trous de vers, etc.
Vos questions sur les trous noirs et tous les mystères : univers parallèles, trous de vers, etc.
 #32982    par MIMATA
 lundi 24 novembre 2014 à 20:27
ATTENTION SPOIL ! Si vous n'avez pas vu le film, ne lisez pas la suite Y-44

Après avoir vu Interstellar, je me suis rendu compte qu'on pouvait encore peut-être espérer des trous noirs et qu'on pourrait les utiliser à notre avantage de différentes façon.
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Premièrement, je me suis dit qu'on pourrait utiliser l'effet de fronde d'un trou noir pour accélérer un engin (habité ou non) à des vitesses bien supérieures à ce qu'on pourrait faire avec n'importe qu'elle planète ou même étoile. Le problème est toujours le même...la distance...mais si on découvrait un trou noir pas trop loin ça pourrait ouvrir des possibilités non ?

Ensuite dans le film, non seulement ils accélèrent mais ils s'en approchent aussi très près et, en lâchant du lest, parviennent à s'en échapper, là encore il doit y avoir quelque chose à creuser pour parvenir à en savoir un peu plus sur ces objets étranges. Bon, je sais qu'ils ne rentrent pas vraiment dedans mais ne peut-on rien apprendre de ces objets en observant de près leur horizon ?

Troisièmement, j'ai toujours eu un problème avec l'idée selon laquelle les trous noirs ont une densité infinie et leur dimensions et masse. Si la matière était comprimée en une singularité, un point de l'espace temps situé dans ces objets, alors pourquoi ont ils des dimensions variables ? La matière qui tombe dedans ne peut pas être comprimée en 1 seul point si ? Ou alors c'est la masse qui détermine les dimensions de l'objets en reculant l'horizon des événements c'est ça ?
 #32985    par bongo
 mardi 25 novembre 2014 à 11:43
J’ai vu le film et j’ai pas mal aimé aussi. Il y a des petites incohérences scientifiques mineures, mais c’est pour le bien du scénario et pour illustrer un certain nombre de phénomènes physiques, donc un tout petit mal pour beaucoup de bien, donc non je n’en tiens pas rigueur.
MIMATA a écrit :Premièrement, je me suis dit qu'on pourrait utiliser l'effet de fronde d'un trou noir pour accélérer un engin (habité ou non) à des vitesses bien supérieures à ce qu'on pourrait faire avec n'importe qu'elle planète ou même étoile. Le problème est toujours le même...la distance...mais si on découvrait un trou noir pas trop loin ça pourrait ouvrir des possibilités non ?
Oui effectivement il est possible de se servir du champ de gravitationnel d’un trou noir comme effet de fronde gravitationnelle. Mais attention, il ne faut pas s’en approcher de trop près, pour plusieurs raisons :
- Pour pouvoir s’échapper du trou noir, trop près on est définitivement capturé par son champ de gravitation (on pense au rayon de Schwarzschild en général)
- La plupart des trous noirs sont en rotation, donc il faut éviter de rentrer dans l’ergosphère, sinon on peut être entraîné dans le sens non voulu (en fait il vaut mieux étudier le trou noir avant de se servir de l’ergosphère qui permet probablement d’accélérer encore mieux qu’un trou noir statique, d’ailleurs c’est le procédé de Penrose pour extraire l’énergie de rotation d’un trou noir)
- Un trou noir est en général entouré par un disque d’accrétion, et le problème avec ce disque est qu’il est chauffé à plusieurs millions de degrés, ce qui leur fait émettre en rayons X extrêmement intense
- Du coup il vaut peut-être mieux un trou noir plutôt isolé et moins actif (mais c’est le plus difficile à détecter)
MIMATA a écrit :Ensuite dans le film, non seulement ils accélèrent mais ils s'en approchent aussi très près et, en lâchant du lest, parviennent à s'en échapper, là encore il doit y avoir quelque chose à creuser pour parvenir à en savoir un peu plus sur ces objets étranges. Bon, je sais qu'ils ne rentrent pas vraiment dedans mais ne peut-on rien apprendre de ces objets en observant de près leur horizon ?
Si j’ai compris, ils ne font pas que lâcher du lest pour s’échapper de la gravitation du trou noir. Ils font exactement comme ce que font les fusées terrestres, une fois qu’ils ont brûlé leurs étages à poudre, ou l’étage principale cryogénique, ils larguent les réacteurs qui ne servent plus à rien. Une fusée marche en éjectant de la masse, et il faut que la masse utile soit le plus faible possible. Donc tout poids mort doit être éjecté si on veut atteindre une vitesse suffisante (8 ou 9 km/s pour la vitesse d’orbitation autour de la terre, ou 11 km/s pour s’échapper définitivement de la terre).

J’en parlais au paragraphe précédent, le procédé de Penrose pour prélever de l’énergie d’un trou noir en rotation est de larguer du lest d’une façon précise pour prélever de l’énergie au trou noir.
D’ailleurs ça me donne envie de relire le livre de Kip Thorne sur les trous noirs (je pense que Gargantua ça doit être une référence au trou noir supermassif du livre).

Pour ce qui est de l’horizon, oui effectivement, en l’étudiant de près, mais pas trop quand même, on doit pouvoir confirmer des effets assez fin de relativité générale. Et c’est probablement là où se manifeste les effets de la gravitation quantique.
MIMATA a écrit :Troisièmement, j'ai toujours eu un problème avec l'idée selon laquelle les trous noirs ont une densité infinie et leur dimensions et masse. Si la matière était comprimée en une singularité, un point de l'espace temps situé dans ces objets, alors pourquoi ont ils des dimensions variables ? La matière qui tombe dedans ne peut pas être comprimée en 1 seul point si ? Ou alors c'est la masse qui détermine les dimensions de l'objets en reculant l'horizon des événements c'est ça ?
En fait ce que tu appelles dimensions d’un trou noir c’est le rayon de Schwarzschild, c’est-à-dire le point de non-retour. Il est intuitif de se dire que plus un trou noir est massif, et plus son attraction gravitationnelle est importante, et donc son point de non-retour est plus loin.

Pour ce qui est de la description de la singularité, je pense que la relativité générale n’est pas adaptée. Je pense qu’à ce niveau, le principe d’incertitude de Heisenberg doit sauver les meubles et empêcher tout effondrement en une singularité.
 #33594    par Cyril
 lundi 9 février 2015 à 16:00
Pour ma part l'incohérence la plus grande que j'ai aperçu dans le film au même moment qu'elle est apparut, c'est quand on aperçois pour la première fois une planète orbitant autour du trou noir, à proximité de son horizon des événements...

Je tien tout de même à dire, qu'un trou noir de cette taille n'est plus un trou noir stellaire mais un trou noir "super-massif" comme -Sagitarius-A-. Et qu'une planète orbitant théoriquement aussi proche se ferais pulvériser par l'énorme attraction gravitationnelle de ce même trou noir...

Ensuite, il y'a de la lumière qui émane du disque d'accrétion de se trou noir... Je ne pense pas qu'il soit possible pour une tel chose, d'émettre autant de lumière qu'une étoile même chauffé à des millions de degrés... Elle serais je pense, beaucoup plus sombre, entre autre, du au faite que le trou noir "aspire" une partie de la lumière émise et que celle si n'est pas forcément dans le spectre du visible.

Enfin, imaginer que l'humanité puisse vivre sur une planète en orbite autour d'un trou noir est pour moi quelque chose d'assez insensé.. Ce n'est juste pas possible, qu'une planète de ce genre puisse posséder des conditions hospitalière !
 #33601    par MIMATA
 lundi 9 février 2015 à 21:39
Le disque de matière chauffé autour du trou noir peut émettre de la lumière, tant qu'on ne franchis pas l'horizon la lumière peut s'échapper, jusque là il n'y a rien qui me choque moi.
La surface du Soleil n'est qu'à 6000° finalement. Mais c'est vrai que les photons émis proviennent surtout de l'intérieur du Soleil...

Une planète en orbite autour d'un trou noir c'est possible. On pourrait remplacer le Soleil par un trou noir de même masse, l'orbite terrestre ne changerait pas.
 #33604    par Cyril
 mardi 10 février 2015 à 02:55
Le disque de matière chauffé autour du trou noir peut émettre de la lumière, tant qu'on ne franchis pas l'horizon..


Même à cette distance, la lumière est extrêmement ralentie au point que sa longueur d'onde est de plus en plus basse, elle tant à virer vers le rouge jusqu'à devenir invisible. A une distance aussi faible de l'horizon, les photons sont extrêmement affecté par sa présence et au final, seul une petite partie du disque peut être aperçus et il sera aussi beaucoup plus sombre !

Par exemple, si on lâche une source lumineuse en direction du trou noir, elle commence à devenir de plus en plus "rouge", sa "chute" nous semblera devenir très longue : Cela est du au fait que la lumière émise, tellement ralenti par le trou noir, donne l'illusion que la source lumineuse est en train de ralentir alors qu'en réalité elle est déjà détruite mais la lumière qu'elle à émis avant de passer l'horizon des évènements, est en train de nous parvenir avec beaucoup de retard.

Plus la lumière émise par la source est proche de l'horizon, plus elle mettra de temps à nous parvenir, au point que la chute semblera durée des heures alors que la source aura était détruite depuis longtemps.

La vitesse de la lumière n'est pas immuable, elle est maximale dans le vide, mais la force gravitationnelle immense du trou noir peut la freiner au point que le photon "perde" leurs vitesse et finisse par eux même se faire aspiré à cette limites que l'on appelle "l'horizon des évènement".

Une planète en orbite autour d'un trou noir c'est possible. On pourrait remplacer le Soleil par un trou noir de même masse, l'orbite terrestre ne changerait pas.


Je suis tout à fait d'accord ! Mais cela n'est valable que si la Terre garde la même distance ! Dans le filme, la planète orbite à la limite de l'horizon des événement, donc à seulement quelques kilomètres du trou noir au lieu de la centaines de millions qui sépare celle de la Terre est du Soleil, à cette distance, n'importe qu'elle astre serais pulvérisé, si un photon ne peut pas résisté, un planète ne le pourra absolument pas non plus Y-43 !!

Voici l'image que je trouve la plus réaliste d'un disque d'accrétion en rotation autour d'un trou noir :
Image

Il n'a pas cette forme pour rien, le disque tourne presque à la vitesse de la lumière pour sa partie la plus interne, vu que dans l'image il tourne dans le sens anti-horaire :

Les photons émis par les particules du coté droit du trou noir vois leurs vitesse presque annulé : La vitesse des particule étant quasiment la même, les deux vitesse s'annule presque avec une vitesse juste supérieur à la lumière pour être visible.
Comme on peut le constaté, le disque s'échauffe de plus en plus d'autant plus que l'on se rapproche du centre tout comme la vitesse des particule, c'est pour cette raison au finale, que la "couleur" du disque semble uniforme du coté droit ! La lumière émise au bord intérieur droit est trop ralentie pour nous montré la réelle intensité !

Au contraire, le coté gauche du trou noir est nettement plus brillant, car les particules a haute vitesse à se moment se dirige "vers nous" en tournant autour du trou noir. Leurs vitesse additionné à celle de la lumière qu'ils émettent, augment considérablement l'intensité de celle-ci, cette partie semble donc plus brillante.

Voici l'image du filme :
Image

Il est facile de constaté que la physique réelle et celle du filme ne sont pas la même. Sauf se qui concerne la distorsion de la lumière autour du trou noir.

En réalité, je ne suis pas autant choqué que cela, car le scénario du filme aurait était décevant si tout les paramètres physique serais prise en compte, je respecte néanmoins totalement se filme et lui donne une trés bonne note ! Y-17

Ce qui ma fait "tilt" C'est simplement la taille du trou noir... Il est juste énorme par rapport à la planète, c'est impossible qu'un astre puisse orbiter aussi prés d'un trou noir sans se faire détruire, si une étoile se fait dévoré a plusieurs millions de km, alors une planète serais vaporisé à une distance aussi faible !!

Le disque d'accrétion n'est pas la par hasard, il est présent parce qu'un ancien astre à eu le malheur de se faire avoir par le trou noir, alors voir une planète aussi ridiculement petite, se baigner dans se disque d'accrétion et éclairé par ce même disque chauffé à plusieurs milliers de degrés est tournant à des vitesses proche de la lumière... Il est difficile à croire que cela soit vraiment un havre de paix pour l'humanité 2-laugh3 !

Dans tout les cas, pleins d'autres paramètres physique ne permettre pas à notre espèce de vivre prés de c'est astres ou tout au moins pas pendant une durée très longue.

Les trous noir aspire toutes énergies, quelles qu'elles soient...
 #33609    par MIMATA
 mardi 10 février 2015 à 11:54
Intéressant.

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