Un rendu numérique d’un trou noir. C’est magnifique.
Quelques précisions de ma part :
– le disque d’accrétion, est bien un disque, comme les anneaux de Saturne. Si une partie semble passer en dessous ou au dessus, c’est parce que la gravitation de l’astre détourne les rayons lumineux en provenance de derrière le trou noir, et les fait passer par dessus. La lumière semble donc venir de dessus le trou noir, un peu comme un mirage. On appelle ça l’effet de « lentille gravitationnelle », avec « lentille » comme dans « lentille optique ».
– le trou noir semble asymétrique : la moitié gauche est plus lumineuse que le côté droit. Ceci est un phénomène relativiste : le disque tournant autour du trou noir, par rapport à nous, une moitié s’approche de nous et l’autre s’éloigne. La partie qui s’approche est soumis au blueshift (raccourcissement de la longueur d’onde) et l’autre partie au redshift (élongation de la longueur d’onde). C’est l’effet Doppler en fait, comme l’ambulance dont le timbre change entre le moment où il s’approche et celui où il s’éloigne, sauf qu’ici c’est appliqué à la lumière (qui est, tout comme le son, une onde).
Ce phénomène n’a — volontairement — pas été appliqué dans le film Interstellar. Il a été jugé trop complexe pour le public et donc ignoré.
– le trou noir semble être une boule. En réalité, on pense que la matière se trouve en un point unique au centre de cette boule. Toute la dizaine / centaine / millier de masses solaires est effondré en un point unique de l’espace. La sphère que l’on voit, c’est simplement la zone où la gravité devient trop importante pour permettre à quoi que ce soit, y compris la lumière, de s’échapper. C’est juste une frontière virtuelle, pas une surface "dure".
Le fait que la matière soit sur un point unique de l’espace reste discuté. Et pour cause : nos équations physique, celles qui permettent d’appliquer à la quasi-perfection toute la mécanique céleste (relativité) et la mécanique particulaire (quantique) ne fonctionnent plus quand on pose comme hypothèse qu’on se trouve dans une zone où la gravitation est aussi extrême. Ça revient mathématiquement à diviser par zéro : les équations explosent, ne marchent plus. Ce qui se passe dans un trou noir n’est pas expliqué en fait : on ne sait pas ce qui se passe dedans.
– Un trou noir s’évapore : des particules / anti-particules se créer et se perdent aussitôt dans l’espace. Quand cela arrive à la surface du trou noir, une des deux particules peut tomber dans le trou noir et l’autre s’échapper. Le bilan énergétique est alors tel que c’est comme si une particule quittait le trou noir, et en réduisait la masse. L’énergie émise ainsi est appelé rayonnement de Hawking. Au fil des dizaines de milliards d’années, un trou noir finir ainsi par s’évaporer.
Plus le trou noir est petit, plus son rayon de courbure est petit et plus le rayonnement est important. Pour un trou noir 1000 tonnes, l’évaporation se fait en 1 minute 24. Toute la masse est alors convertie en énergie et le rayonnement émis est de 3,5×10^20 W. Pour un trou noir de seulement 1 tonne, l’évaporation se fait en 8 nanosecondes et la luminosité est celle du Soleil.
– Il est possible de capter le rayonnement de Hawking d’un trou noir qu’on maîtriserait. Outre les problèmes gravitationnels, il faudrait alors constamment balancer de la matière dedans pour éviter qu’il ne rétrécisse trop et maintenir son rayonnement à un niveau non dangereux.
Ce n’est pas la seule méthode pour extraire l’énergie d’un trou noir : https://couleur-science.eu/?d=7946f8--comment-extraire-de-lenergie-dun-trou-noir
– une planète peut graviter autour d’un trou noir. Si le Soleil se transformait, ou était remplacé, par un trou noir, rien ne changerait pour nous à part l’éclairement. La gravitation restera la même et les planètes et autres astres continueraient de tourner autour au même rythme, sans subir quoi que ce soit comme problème (pas d’élongation des durées, etc.).
Ce phénomène a été grandement exagéré dans le film Interstellar : pour que 1 h 30 se transforment en 30 ans, la planète aurait dû se trouver juste au dessus de la surface du trou noir.
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