Où va le temps dans un Trou noir ?

[Musique] Bonjour à tous aujourd'hui dans scienceclic trou noir et cône de lumière imaginons qu'on allumer une bougie la bougie et met un flash de lumière qui se propage dans toutes les directions formant une bulle qui grossit cette bulle et à trois dimensions et nous englobe complètement si l'on se trouve à l'intérieur il est impossible d'en sortir car il faudrait de dépasser la vitesse de la lumière imaginons qu'on observe qu'une tranche de l'espace à deux dimensions la bulle forme un cercle qui grossit tout autour de nous [Musique] si on décompose la situation image par image et

que l'on aligne les images les unes derrière les autres on peut construire un diagramme dans lequel cette bulle de lumière qui grossit tu au cours du temps forme un cône ce cône s'élargit du passé vers le futur et à l'intérieur notre à son une trajectoire à travers le temps les parois du cône sont incliné à 45° car la lumière parcourt toujours en en même temps une même distance par exemple en un an la lumière parcourt toujours une distance de une année-lumière dans l'espace ce type d'objets et ce qu'on appelle un cône de lumière à mesure

que le temps s'écoule le connais s'élargit à la vitesse de la lumière et quoi que l'on fasse notre trajectoire reste confiné à l'intérieur il nous est impossible d'en ressortir relativité c'est cône de lumière sont essentiels pour comprendre la structure de l'univers il permet notamment de restreindre les relations de cause à effet pour comprendre imaginons un événement qui se produit à une certaine distance de la Terre par exemple une explosion de supernova cet événement ne pourra affecter la terre que lorsque son cône de lumière nous aura atteint avance la aucune information sur l'explosion ne peut nous

parvenir car rien ne peut se transmettre plus vite que la lumière cette explosion ne pourra être vu et ressenti sur terre qu'à partir du moment où l'on n'entre dans son cône de lumière la causalité le fait qu'un événement puisse en déclencher un autre est limité par la vitesse de la lumière mets-les cône de lumière permettent surtout de comprendre la différence fondamentale entre les notions de temps et l'espace quelle est la différence entre le temps et l'espace [Musique] dans l'espace on peut se déplacer dans n'importe quelle direction faire demi-tour ou encore suivre une trajectoire qui reboucle

sur elle-même en ce qui concerne le temps tous les objets sont destinés à se déplacer dans un même sens dans le temps il est impossible de faire demi-tour aussi des places forcément du passé vers le futur [Musique] les cônes de lumière permet de bien voir cette différence dans l'espace on est libre de choisir n'importe quelle direction mais dans le temps les cône de lumière successifs nous oblige pas à avancer toujours vers le Futur on ne peut pas faire demi-tour car il est impossible de sortir déconne de lumière cette propriété va nous permettre de définir plutôt

rigoureusement ce qu'on appelle le temps le temps en relativité et simplement la direction dans laquelle sont orientés les cônes de lumière c'est cette direction suivant laquelle on peut pas faire demi-tour cette direction vers laquelle. Toutes les trajectoires possibles et dans laquelle se situe forcément notre futur l'espace quant à lui est l'ensemble des autres directions perpendiculaires autant [Musique] dans une zone où l'univers est vide en l'absence de gravité sa structure l'espace-temps est régulière le temps et l'espace font une grille ordonné rectiligne et les cônes de lumières sont tous alignés dans une même direction on peut ainsi

définir le temps de façon globale dans ce diagramme le temps va globalement de la gauche vers la droite mais imaginons maintenant que l'univers contient un astre très massif comme par exemple la terre sur la une pomme en altitude la pomme va peu à peu être entraîné vers le bas dévié par la gravité de la planète mais si la gravité entraîne la matière elle entraîne également la lumière et si la pomme émet des bulles de lumière au cours du temps la lumière va elle aussi être entraîné vers le bas [Musique] à proximité d'un astre massif les

cônes de lumières ne sont plus aligner les uns après les autres ils tournent peu à peu courbé par la gravité à proximité d'un astre Macif la direction déconne de lumière se penche en d'autres termes le temps est courbé vers le centre de la planète si la pomme tombe alors qu'il était initialement immobile c'est parce que son futur est dirigée vers le bas les astres d'histoire de la géométrie de l'univers l'espace et le temps sont des notions relatives dont l'orientation dépend de l'endroit où on se place c'est la relativité générale plus et massifs plus il court

de l'espace-temps mais imaginons un objet massif et très compact un astre de ce type engendre est une courbure telle qu'en dessous d'une certaine altitude les cône de lumière serait complètement d'orienter vers le bas si on allume une bougie à cet endroit tous les rayons lumineux quel que soit leur direction de départ serait destiné à tomber vers le centre c'est ce qu'on appelle un trou noir un trou noir est une région ferrique de l'univers une sorte de bulle dans laquelle la courbure de l'espace-temps entraîne tous les objets vers le centre [Musique] si on observe qu'une tranche

de l'espace à deux dimensions le trou noir forment un cercle qui reste statique et trace un cylindre dans l'espace-temps la frontière du trou noir et ce qu'on appelle l'horizon au-dessus de l'horizon certains rayons lumineux peuvent s'échapper à la gravité mets sous l'horizon toute la lumière et capturer dans un trou noir les cône de lumière confine la trajectoire de n'importe quel objet vers le bas le temps lui-même est dirigé vers le centre du trou noir pour comprendre ce qui est réellement un trou noir il va être intéressant d'envisager deux points de vue différent celui d'un astronaute

qui tombe dans le trou noir et celui d'un observateur lointain stationner à grande distance pour l'observateur lointain la gravité est très faible dans son voisinage la grille d'espace et de temps et régulière pour lui le temps c'est cool de la gauche vers la droite l'horizon du trou noir semble immobile il trace une ligne droite du passé vers le futur mais observons maintenant le point de vue de l'astronaute qui tombe à mesure qu'il se rapproche de l'horizon le temps et l'espace pivote peu à peu courbé par la présence du trou noir et lorsqu'il atteint enfin l'horizon

du trou noir l'astronaute ne s'en rend pas compte mais à cet endroit le temps et l'espace sont penchées à 45° par rapport à l'observateur lointain pour cet astronaute l'horizon n'est pas une ligne horizontale du passé vers le futur mais une diagonale qui monte à 45 degrés exactement comme la surface d'un cône de lumière [Musique] alors que l'observateur lointain voit le trou noir immobile pour l'instant note au niveau de l'horizon le temps et l'espace sont inclinés si bien que le trou noir se comporte comme un cône de lumière ce qui explique qu'il est impossible d'en sortir

lorsqu'il franchit l'horizon les notions de temps et d'espace semble tu interchanger par rapport à l'extérieur le temps est désormais vers le bas ce qui était avant une direction dans l'espace l'horizon du trou noir n'est plus un endroit dans l'espace mes annonces temps dans notre passé et le centre du trou noir n'est plus un point mais un événement dans notre futur un destin auquel on échappera pas sous l'horizon tous les objets sont inéluctablement car c'est dans cette direction que se trouvent leur futur lorsqu'une étoile massive s'effondre sur elle-même elle et met interne et flash de lumière

une dernière bulle qui tente de grossir mais dans un espace temps penchée à 45° Courbet par la masse de l'étoile si bien que la bulle semble figer depuis l'extérieur un trou noir s'est formé c'est un cône de lumière rendu immobile par la courbure de l'espace-temps redressant le diagramme on rétablit une direction du temps global de la gauche vers la droite dans ce diagramme redresser on voit tu explicitement que l'horizon du trou noir forme un cône de lumière émergent depuis l'étoile qui s'effondre et depuis l'intérieur duquel il est impossible de ressortir une fois sous l'horizon ce

cône force notre trajectoire a heurté le centre du trou noir là où la courbure devient si intense que nos modèle ne fonctionne plus le centre du trou noir et un événement dans le futur enfin si l'on compact hi-fi ce diagramme on obtient d'un diagramme de Penrose dans lequel l'extérieur et l'intérieur du trou noir forme de régions distinctes et dès lors qu'on franchit l'horizon le reste de l'univers se situe derrière nous dans notre passé il nous est impossible durée accéder notre seul futur possible et de ton vers inéluctablement vers la singularité [Musique] [Musique] [Musique]