L'astronomie

[Mick]

En fait c'est pas tout à fait ça.

On sait que le spectre d'une source lumineuse qui s'éloigne de nous tend vers le rouge. Dans l'immensité de l'univers,au vu de l'acceleration de l'expansion de l'univers, plus un corps est éloigné de nous, plus il s'éloigne vite. Et donc plus sa lumière tend vers le rouge, parce que son énergie se dissipe en partie avant de nous parvenir. Sur les objets trop lointains, on reçoit leur lumière dans des longueurs d'onde impossible à percevoir pour l'humain.

Dans un trou Noir c'est pareil, à une échelle plus rapide et spectaculaire. Le photon n'est pas piegé dans le trou noir au sens littéral, c'est qu'il dissipe la totalité de son energie en tentant de s'en sortir, fini par tendre de plus en plus vers des longueurs d'onde imperceptible et disparait. Totalement.

Sauf que tu as précisé juste avant que la vitesse de libération était supérieure à celle de la lumière donc c'est bien la gravité qui empêche la lumière de sortir.
Le problème, c'est que même si la vitesse de libération est très très grande, si la lumière n'a pas de masse la force exercé par le trou noir = 0 car F = G*M*m divisé par R^2. Sauf que là, le m = 0 donc F = 0, je sais pas si tu vois c'que j'veux dire ?

La question qui tue.

En réalité, il est difficile de dire si la lumière a une masse, mais beaucoup de physiciens disent qu'elle n'en a pas, d'après les résultats expérimentaux. Donc à priori, la lumière n'a pas de masse. Mais même si elle n'a pas de masse, elle peut quand même interagir avec un champ gravitationnel parce qu'elle possède une énergie (E = mc²). Sauf que quand un système a de l'énergie, c'est un peu comme si elle avait de la masse, pour le dire grossièrement.

E = mc2 ? Mais quand t'applique la formule tu tombes sur 0 vu que E = 0*c2 = 0. Donc ça résout toujours pas le problème, sauf si la lumière possède une masse là elle aura une énergie.
Donc finalement la lumière a bien une masse.

[Whis]

Non, Mick, la formule E = mc² n'est pas exacte, elle est simplifiée. La vraie formule c'est E² = p²*c² + m²*c^4.

Avec :

• p = la quantité de mouvement

• m = la masse

• c = vitesse de la lumière dans le vide

Dans le cas d'un photon qui se déplace dans l'espace à plus de 10% de la célérité, la formule p = m*v n'est plus vraie. Dans la cadre relativiste p = h*k avec h qui est la constante de Planck et k qui est le vecteur d'onde. Donc les photons ont bien une énergie. C'est cette énergie qu'ils possèdent qui font qu'ils sont déviés par la courbure spatio-temporelle des trous noirs. Cela leur permet d'interagir avec un champ gravitationnel, même si les photons n'ont pas de masse.

[Antarka]

Bon déja au passage je confirme l'exactitude de mon calcul et celui de Whis (mais la flemme de copier les 200 réponses que j'ai eu sur Facebook pour le coup). La planète de Kaio du Nord a donc une densité comparable à celle d'une Naine Blanche, c'pas rien (un litre = 14 000 tonnes, soit une cuillère à café = 700 tonnes en gros).
Ce qui est con dans l'histoire, c'est qu'a cause de la petitesse de la planète, la gravité y sera très variable selon les points. Ainsi, si l'arbre de Kaio fait 10 mètres, la gravité sera que de 4G en haut.
Si Kaio et Bubbles dorment sur des lits superposés, y'aura une différence de 1G entre leurs deux lits en gros (celui du haut aura une gravité moins forte).




Sinon Mick, sans dec, je sais pas comment l'expliquer, je le comprend pas vraiment moi-même. Mais en gros, oui, la théorie de la gravitation universelle te donnerait raison, une particule sans poids attiré par un champ gravitationnel, c'est bizzare. Mais c'est la relativité générale qu'il faut prendre en compte la.

Bon je vais recapituler : la gravité n'attire pas vraiment les corps. Elle courbe l'espace temps, ce qui attire les corps, mais pas que. Toute particule est influencée par la nature de l'espace-temps environnant, même le photon.

Ensuite, en relativité générale, y'a aucune différence entre l'énergie et masse. Si le photon est devié par un champ gravitationnel, cela n'a aucun rapport avec sa masse mais simplement car il a une énergie non-nulle.

La formule E = MC², si je dis pas de conneries, elle est valable pour une particule au repos. Mais un photon n'est jamais au repos, le photon file à C (vitesse de la lumière) quel que soit le referentiel de l'observateur. Donc (si je dis pas de conneries), la formule à appliquer prendrait plutôt en compte la constante de Plank , ainsi que la fréquence de l'onde electromagnetique associée à ce photon. En fait multiplier ces deux la ensemble.


Je vais rereformuler : en relativité générale, il n'y a pas de gravité à proprement parler, mais une déformation de l'espace temps. Un photon suivant toujours l'espace-temps en ligne droite dans le vide (car c'est le chemin le plus court), cette ligne subit une courbure près d'une déformation de l'espace temps caractéristique d'un astre très massif (dans le cas présent, un trou noir.) En gros, près d'un corps massif, le chemin le plus court n'est plus la ligne droite, mais une courbe suivant grosso modo la geometrie de l'astre en question. Ou dis toi que si tu traces une droite sur une feuille (la trajectoire du photon) puis que tu froisses la feuille (l'influence de la gravité), bah ta droite ressemblera pu à une droite.

C'est clair maintenant ?

[Supaman]

Complètement d'accord avec ce que tu dis Antarka, sauf

Si le photon est devié par un champ gravitationnel, cela n'a aucun rapport avec sa masse mais simplement car il a une énergie non-nulle.

Le photon n'est pas devié par la gravité. C'est la courbure de l'espace temps qui donne l'impression d'une deviation.

La masse d'un photon est nulle ou quasi nulle (quasi nulle au point que la gravité ne l'influence pas ce qui semble donc tendre vers le zéro absolu de la masse). Des chercheurs ont essayé de calculer la masse du photon et sont tombés sur un résultat de l'ordre de 10^-50 kg.
A mon avis, ce résultat est encore très "approximatif" parce que le zéro absolu de la masse doit être aussi compliqué à atteindre/calculer que le zéro absolu de la température.

Et la quantité de mouvement d'un photon égale à zéro, cela n'existe pas. Du coup, la formule E=MC2 est tout simplement inexacte comme l'a déjà souligné Whis.

[Antarka]

C'est le terme "champ gravitationnel" qui te gêne ? J'aurais du dire "objet celeste", mea culpa.

Je suis content de pas avoir été trop contredit, ça veut dire que je comprend quand même un peu quelque chose du fonctionnement de l'univers

[Supaman]

Disons que la gravitation influence indirectement la trajectoire d'un photon. C'est une nuance qui n'est pas facile à saisir, et j'ai longtemps pensé que ça revenait au même, finalement.

[Whis]

Le photon a bien une quantité de mouvement. C'est juste que la formule p = m*v n'est pas toujours valable. En relativité restreinte, la quantité de mouvement est égal à la constante de Planck multipliée par l'inverse de la longueur d'onde de la lumière. La masse n'intervient pas dans le cadre relativiste.

Sinon, Antarka a tout résumé.

[Supaman]

la quantité de mouvement est égal à la constante de Planck divisée par l'inverse de la longueur d'onde de la lumière.

...............................

[Whis]

J'ai dis une bêtise ?

[RMR]

En termes physiques, aucune idée. En termes mathématiques, diviser un nombre par l'inverse d'un autre, ce n'est pas juste multiplier l'un par l'autre ?

[Supaman]

J'ai dis une bêtise ?

Je ne sais pas, justement...

L'ensemble le formulation dépasse ma culture générale, et il faudrait que je navigue quelques heures sur internet pour tenter seulement de comprendre...
Parce que là, comme ça, sans support, je crois que je frôle le claquage du cerveau. J'vais aller promener mon chien en skate, ça vaudra mieux pour moi.

[Whis]

En termes physiques, aucune idée. En termes mathématiques, diviser un nombre par l'inverse d'un autre, ce n'est pas juste multiplier l'un par l'autre ?

Ah effectivement, je n'avais même pas remarqué la bourde. Veuillez m'excuser pour cette maladresse, je voulais dire "multiplier".

J'ai dis une bêtise ?

Je ne sais pas, justement...

L'ensemble le formulation dépasse ma culture générale, et il faudrait que je navigue quelques heures sur internet pour tenter seulement de comprendre...

En gros, ce qu'il faut comprendre c'est que la quantité de mouvement du photon ne dépend pas de sa masse. Ainsi, même si le photon a une masse nulle, elle a malgré tout une quantité de mouvement.

[Axaca]

Personnellement je me rappelle d'un exemple de vulgarisation que j'aime bien :

En fait l'idée c'est de représenter notre une Univers en 2D, en l'aplatissant, on aurait alors quelque chose qui ressemblerait à un drap. Sur un drap plus un objet est lourd, plus il déforme le drap, en formant un creux.
En définitive, la masse d'un objet "courbe" l'espace.
Si vous lancez une bille sur le drap et qu'elle en a la vitesse nécessaire, elle aura une trajectoire courbée, mais elle sortira du creux.
Au contraire, plus la masse de l'objet sur le drap est importante, plus le creux sera grand, et plus la vitesse nécessaire pour en sortir sera élevée.

Et un trou noir serait tout simplement un objet de masse si importante qu'une fois passé un certain stade, la "pente" est trop raide pour qu'aucun objet puisse sortir.


Voilà, ça vaut ce que ça vaut, mais je trouve que ça vulgarise assez bien l'idée que la masse déforme l'espace.

[Mick]

Bon déja au passage je confirme l'exactitude de mon calcul et celui de Whis (mais la flemme de copier les 200 réponses que j'ai eu sur Facebook pour le coup). La planète de Kaio du Nord a donc une densité comparable à celle d'une Naine Blanche, c'pas rien (un litre = 14 000 tonnes, soit une cuillère à café = 700 tonnes en gros).
Ce qui est con dans l'histoire, c'est qu'a cause de la petitesse de la planète, la gravité y sera très variable selon les points. Ainsi, si l'arbre de Kaio fait 10 mètres, la gravité sera que de 4G en haut.
Si Kaio et Bubbles dorment sur des lits superposés, y'aura une différence de 1G entre leurs deux lits en gros (celui du haut aura une gravité moins forte).




Sinon Mick, sans dec, je sais pas comment l'expliquer, je le comprend pas vraiment moi-même. Mais en gros, oui, la théorie de la gravitation universelle te donnerait raison, une particule sans poids attiré par un champ gravitationnel, c'est bizzare. Mais c'est la relativité générale qu'il faut prendre en compte la.

Bon je vais recapituler : la gravité n'attire pas vraiment les corps. Elle courbe l'espace temps, ce qui attire les corps, mais pas que. Toute particule est influencée par la nature de l'espace-temps environnant, même le photon.

Ensuite, en relativité générale, y'a aucune différence entre l'énergie et masse. Si le photon est devié par un champ gravitationnel, cela n'a aucun rapport avec sa masse mais simplement car il a une énergie non-nulle.

La formule E = MC², si je dis pas de conneries, elle est valable pour une particule au repos. Mais un photon n'est jamais au repos, le photon file à C (vitesse de la lumière) quel que soit le referentiel de l'observateur. Donc (si je dis pas de conneries), la formule à appliquer prendrait plutôt en compte la constante de Plank , ainsi que la fréquence de l'onde electromagnetique associée à ce photon. En fait multiplier ces deux la ensemble.


Je vais rereformuler : en relativité générale, il n'y a pas de gravité à proprement parler, mais une déformation de l'espace temps. Un photon suivant toujours l'espace-temps en ligne droite dans le vide (car c'est le chemin le plus court), cette ligne subit une courbure près d'une déformation de l'espace temps caractéristique d'un astre très massif (dans le cas présent, un trou noir.) En gros, près d'un corps massif, le chemin le plus court n'est plus la ligne droite, mais une courbe suivant grosso modo la geometrie de l'astre en question. Ou dis toi que si tu traces une droite sur une feuille (la trajectoire du photon) puis que tu froisses la feuille (l'influence de la gravité), bah ta droite ressemblera pu à une droite.

C'est clair maintenant ?

La gravité de Newton est donc fausse ? Il faut prendre en compte la vision de la relativité ?
Perso, je suis pas une lumière en physique même si j'ai quelques base, mais j'ai déjà vu cette idée de courbure dans un documentaire sur Arte mais j'avais oublié ce détail, effectivement ça change tout.

Mais j'ai l'impression que si certaine personne (comme moi) peuvent dire certaine "connerie" c'est parce que la vulgarisation scientifique donne une image erronné des faits qui se produisent en réalité. Parce que les vulgarisateurs utilisent un vocabulaire spécifique au grand publique.
Par exemple, on entend souvent que les trou noirs ont une densité infinie et patati et patata, mas c'est juste une image, pas la réalité à mon sens. Parce que densité infinie = masse infinie = univers qui explose.

@Whis

Merci pour l'explication.

[Whis]

Par exemple, on entend souvent que les trou noirs ont une densité infinie et patati et patata, mas c'est juste une image, pas la réalité à mon sens. Parce que densité infinie = masse infinie = univers qui explose.

Ou alors c'est juste que le volume matériel d'un trou noir se limite à de toutes petites longueurs qui font que sa densité et sa gravité de surface sont monstrueuses. La densité d'un corps, c'est sa masse divisée par son volume. Donc peu importe la masse initiale de l'objet, on peut faire augmenter sa densité autant que l'on veut, simplement en faisant tendre son volume vers 0. C'est une des propriétés de la fonction inverse. Plus le dénominateur est proche de zéro, plus le quotient sera grand. On dit qu'il diverge vers l'infini, mais il ne l'atteint jamais.