Comment un trou noir modifie t-il et déforme t-il l’espace-temps (La notion d'espace-temps a été introduite par Minkowski en 1908 dans un exposé mathématique sur la géométrie de...) ? Telle est la problématique à laquelle nous allons tenter de répondre dans cette page.
Il convient d'étudier les déformations que provoquent le trou noir et par conséquent sa masse, sur le repère défini par Einstein, ainsi que les conséquences de ces déformations sur la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont...) et également sur la lumière(La lumière désigne les ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des...).
En 1915, Einstein établit sa théorie de la relativité qui décrit la gravitationnelle (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) comme une courbure de l'univers (On nomme univers l'ensemble de tout ce qui existe, comprenant la totalité des êtres et des choses (celle-ci comprenant...). Cet Univers est représenté par l'espace-temps. Ainsi, tous les corps présents dans cet Univers courbent cet espace-temps et influent sur les autres corps célestes. Plus le corps céleste est massif, et plus celui-ci courbe l'espace-temps. Un trou noir correspond à une zone de l’espace déformée par une masse énorme concentrée sur une toute petite surface(Il existe de nombreuses acceptions au mot surface, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, souvent...). Cette concentration entraîne une déformation de l’espace en forme de puits, un peu comme quand on se tient en équilibre sur un pied sur un matelas à ressorts. Mais la pente est beaucoup plus verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.) dans le cas du trou noir.
Simulation d'un effondrement gravitationnel dans la structure g(x,y,z,t)
En fait, l'espace-temps est un espace qui possède 4 dimensions: 3 d'espace et une de temps(Le temps est un concept développé pour représenter la variation du monde : l'Univers n'est jamais figé, les...). La gravitation est comme une accélération (Dans la vie courante, on distingue trois événements que le physicien regroupe sous le seul concept d'accélération :) dans l'espace-temps.
A cause de cette forte gravitation on dit qu'un trou noir est un corps en perpétuel effondrement. L'espace-temps est si courbé qu'il existe une zone où il est déchiré, où la gravitation est considérée comme infinie.
Illustration de la déformation de l'espace-temps par un trou noir: un "puits vertigineux"
En effet, selon le théorie de la Relativité Générale, toute masse courbe l'espace-temps de sorte que tout objet dont le mouvement est uniquement causé par sa gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) soit en chute libre. Ainsi dans le cas du trou noir, un objet atteindra la vitesse (La vitesse est une grandeur physique qui permet d'évaluer l'évolution d'une quantité en fonction du temps.) de la lumière en arrivant au niveau de son horizon(Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou...). Cela signifie que la courbure de l'espace-temps devient infinie à partir de ce point (Graphie). En conséquence, le temps doit théoriquement se stopper au niveau de cet horizon par rapport à un observateur externe à cet horizon.
