- Trou noir de Schwarzschild
-
Pour les articles homonymes, voir Trou noir (homonymie).En astrophysique, le trou noir de Schwarzschild est un trou noir qui :
- n'est pas chargé électriquement.
- ne tourne pas sur lui-même (on dit aussi que son moment angulaire est nul).
- dont l'horizon des évènements est parfaitement sphérique.
Plus formellement, c'est le trou noir obtenu en résolvant l'équation d'Einstein de la relativité générale, pour une masse immobile, sphérique, qui ne tourne pas et sans charge électrique. La métrique satisfaisant à ces conditions est alors appelée la métrique de Schwarzschild.
Sommaire
Historique
Le terme de trou noir "black hole" est inventé en 1968 par le physicien américain John Wheeler. Il avait déjà été imaginé au XVIIIe siècle par Laplace : « Un astre lumineux de même diamètre que la Terre, dont la densité serait deux cent cinquante fois plus grande que celle du Soleil, ne laisserait en vertu de son attraction, parvenir aucun de ses rayons jusqu’à nous ». Cette idée n’a rien à voir ni avec la relativité générale ni avec Schwarzschild puisque prévu par la mécanique newtonienne.
La métrique de Schwarzschild, de laquelle dérivent les solutions de l'équation d'Einstein qu'on identifie aux trous noirs de Schwarzschild, a été obtenu la première fois par Karl Schwarzschild peu après la publication de la théorie de la relativité générale par Albert Einstein en 1915.
Propriétés
Le théorème de Birkhoff
Un théorème remarquable dû à Birkhoff affirme que la métrique de Schwarzschild est l'unique solution aux équations d'Einstein dans le vide possédant la symétrie sphérique. Comme la métrique de Schwarzschild est également statique, ceci montre qu'en fait dans le vide toute solution sphérique est automatiquement statique[1].
Ce théorème a une conséquence importante :
Un trou noir de Schwarzschild dans le vide, n'étant pas soumis à une quelconque interaction ne peut pas émettre d'onde gravitationnelle. Le théorème de calvitie
Le théorème de calvitie est un théorème qui dit la chose suivante :
Un trou noir est entièrement décrit par trois paramètres essentiels, qui à eux seuls, permettent de retrouver tous les autres : - la masse
- la charge électrique
- sa rotation (son moment angulaire)
Lorsqu'une étoile s'effondre en un trou noir, les valeurs des paramétres cités au dessus sont conservées. Ce qui veut dire qu'un trou noir de Schwarzschild, de masse M , de charge nulle et de moment angulaire nul est né à partir d'une étoile ayant un moment angulaire nul, de charge nulle et ayant la même masse.
La nécessité d'avoir une étoile de charge et de moment angulaire nuls font que ce genre de trou noir est plus théorique qu'autre chose.
Pour tous les autres paramètres que les trois cités au dessus, comme la température, sa pression...disparaissent. On ne peut donc, à partir d'un trou noir dont on connait masse, charge et moment angulaire, retrouver les autres paramètres de l'étoile génitrice.
Notes
- Précisons toutefois que ce théorème s'applique uniquement dans un espace à quatre dimensions. Si l'espace-temps possède plus de dimensions alors il est possible de trouver des solutions sphériques et non statiques en général.
Voir aussi
Articles connexes
- Métrique de Schwarzschild
- Théorème de Birkhoff (relativité) (en)
- Théorème de Birkhoff (électromagnétisme) (en)
- Trou noir de Kerr
- Trou noir de Reissner-Nordström
- Trou noir de Kerr-Newman
Lien externe
(en) Schwarzschild Black Hole sur le site scienceworld.wolfram.com
Wikimedia Foundation. 2010.
