KikouBlog de Bambi - Mai 2008
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La folie des hauteurs : Size does matter

Par Bambi - 16-05-2008 22:30:34 - 5 commentaires

La Burj Dubaï ou tour de Dubaï, en arabe : برج دبي, est un gratte-ciel en cours de construction à Doubaï (Émirats arabes unis) qui, selon les constructeurs, sera en 2008 le plus haut bâtiment du monde avec une hauteur de 815,7 mètres et 166 étages. http://www.burjdubai.com/

 

 

Ce projet réalisé par l'agence américaine SOM est parfaitement représentatif du mouvement actuel qui pousse les entrepreneurs à construire des bâtiments de plus en plus hauts. Il a connu, depuis son annonce en 2003, plusieurs changements. À l'origine, ce gratte-ciel devait faire 560 mètres de haut mais suite à l'annonce de projets concurrents plus élevés, le projet a d'abord été redessiné pour pouvoir atteindre une hauteur de 815 mètres (dont une flèche de 30 mètres) pour 166 étages. Ces chiffres seront pourtant supérieurs après la réalisation du gratte-ciel. Aujourd'hui la hauteur finale est tenue secrète et les rumeurs font état d'une hauteur qui pourrait varier entre 800 et 900 mètres. La particularité de cette superstructure de béton et de métal est d'être conçue comme une ville à part entière, accueillant une mixité d'usages totale. Avec ses logements, bureaux, commerces, hôtels (premier hôtel "Armani" du monde), etc, il sera possible de vivre dans ce gratte-ciel 365 jours par an. Ce serait donc assez proche du concept d'« arcologie » tel que décrit dans la littérature cyberpunk et qui, à l’inverse de la « vraie arcologie », n’a pas pour ambition d’être un écosystème mais plus une ville-bâtiment. Quand j'y était il y a quelques jours la tour faisait 636m et 160 étages

 

 À son achèvement, le gratte-ciel aura nécessité donc l’équivalent de 330 000 m3 de béton armé, 39 000 tonnes de poutres en acier, 142 000 m2 de verre ainsi que 22 millions d’heures de travail pour tous ceux ayant contribué à son édification. À ce jour, plus de 5 000 ingénieurs, spécialistes et ouvriers travaillent sur le site du projet

Coût total éstimé : US$4.5milliards 

Le chantier a démarré en janvier 2004 et prendra fin le 30 juin 2009. Plusieurs records sont successivement battus durant la construction :

  • le 7 avril 2007, réalisation du 120e étage pour 422,5 mètres : c'est le plus grand nombre d'étages pour un gratte-ciel ;
  • le 21 juillet 2007, la Burj Dubaï est devenue le gratte-ciel le plus haut du monde, culminant à 512,10 mètres avec 141 étages, la tour a ainsi dépassé le Taipei 101 à Taipei, Taïwan, détenteur du précédent record avec une hauteur de 508 mètres ;
  • le 13 septembre 2007, la Burj Dubaï atteint une hauteur de 555,3 mètres soit 1822 pieds pour 150 étages : il dépasse la tour CN de Toronto et devient à cette date la plus haute structure autoportante du monde ;
  • le 10 décembre 2007, la structure de béton de la tour est terminée et la construction de la structure en acier débute ;
  • le 27 décembre 2007, la tour Burj Dubaï mesure 598,50 mètres (1964 pieds) et 158 étages, il ne lui reste plus que trente mètres pour devenir la plus haute structure toutes catégories confondues du monde ;
  • le 5 février 2008, le gratte-ciel bat un nouveau record de hauteur en atteignant 604,90 mètres avec 159 étages ;
  • le 1er mars 2008, le Burj Dubaï atteint une hauteur de 611,30 mètres pour 160 étages ;
  • Le 27 Mars 2008, le Burj Dubaï a atteint la hauteur record de 630.5 mètres avec le début de la construction de la troisième mezzanine. Il a dépassé l'antenne KVLY-TV Mast du Dakota du Nord et est ainsi devenu la structure actuelle construite par les hommes la plus haute du monde. Il n'a plus qu'à dépasser la Maszt Radiowy w Konstantinowie, qui s'est écroulée le 8 Août 1991, et ses 646.38 mètres pour devenir la plus haute structure construite par les hommes de tous les temps et toutes catégories confondues.
  • Le 4 mai 2008, le gratte-ciel mesure maintenant 643,3 mètres. Il ne lui reste que 3,08 mètres pour finalement dépasser la Maszt Radiowy w Konstantinowie, qui s'est écroulée le 8 août 1991 pour devenir la plus haute structure construite par les hommes de tous les temps et toutes catégories confondues.


La Burj Dubaï est principalement construite par des ingénieurs et travailleurs immigrés pakistanais, indiens, bengalis, chinois et philippins. Des articles de presse rapportent que des charpentiers qualifiés travaillant sur le site gagnent à peu près 7,60 dollars américains soit 5,50 euros par jour et que les ouvriers gagnent 4,00 dollars américains soit 2,85 euros. Les syndicats étaient interdits aux Émirats arabes unis jusqu'à une époque récente. Le 21 mars 2006, les ouvriers se sont révoltés contre le faible niveau de rémunération et les mauvaises conditions de travail en déclenchant des émeutes et en endommageant des voitures, bureaux, ordinateurs et des équipements de construction mais ils ne touchèrent pas aux mosquées. Un officiel du ministère de l'intérieur de Dubaï déclara que les émeutes avaient causé environ un million de dollars soit environ 720 000 euros de dégâts. La plupart des travailleurs revinrent le lendemain sur le chantier mais refusèrent de travailler. Les travailleurs affectés à la construction du nouveau terminal de l'aéroport de Dubaï rejoignirent le mouvement de grève.

 

Dans la série size does matter, Nakheel, le principal competiteur d'Emaar (le developpeur de Burj Dubai) a laissé entendre son intention de se lancer dans une tour de 1600m haut. La course à l'ultime Tour de Babel peut continuer

 

 

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Brice de Nice

Par Bambi - 15-05-2008 23:02:56 - 9 commentaires

mon film favori reste Top Gun mais là j'ai plutôt envie de vous rappeler rapidement le précurseur de Brice de Nice :

 

 

 

 

Johnny Utah, ancien joueur collégial de football américain, a du faire une croix sur sa carrière suite à une blessure. Désormais agent du FBI, on le charge d'enquêter sur le gang des « anciens présidents », auteur de vingt-six braquages de banques

 

 

. Mais son équipier Angelo Pappas a une théorie : pour lui tout porte à croire que les responsables sont une bande de surfeurs. Johnny va devoir infiltrer leur milieu. Bien vite il se lie d'amitié avec la jolie Tyler, et le mystique Bodhi...

 

 

 


Point Break, extrême limite indiquait l'affiche française. Une fois n'est pas coutume, la traduction est adéquate. Réalisant un film policier dans un monde de surfeurs (mélange des genres superbement mis en place par le générique d'ouverture), Kathryn Bigelow joue sans cesse sur ce thème de la dualité et la transgression des limites qu'elle implique. C'est du double statut de Johnny Utah que découle le point central du film, à savoir comment concilier passion - surf, football, amitié, amour, adrénaline - et raison, loi. Tout ceci se trouve merveilleusement mis en abîme dans l'épilogue où Johnny et Bodhi franchissent enfin leur dernière limite. A ce sujet, il faut noter que les acteurs, qui nous livrent une interprétation parfaite, ont également dépassé leurs propre limites, puisqu'ils n'ont pratiquement jamais été doublés sur le tournage. En plus de ce thème parfaitement bien maîtrisé et servi par un très bon scénario, Kathryn Bigelow signe ici une réalisation assez créative. Elle alterne des plans lents filmés au creux des vagues ou en plein ciel et des séquences extrêmement rapides, comme par exemple la poursuite de Johnny et Bodhi filmée en steadycam. Il en ressort un film qui joue sur les rythmes, les ralentis, les suspensions, un peu comme une longue vague.



A tout ceci, il faut ajouter la présence de James Cameron qui, bien qu'il ne soit crédité que comme producteur exécutif au générique, a mis son grain de sel dans l'histoire. En effet, tout le monde sait que le monsieur Bigelow de l'époque a participé à une partie de l'écriture du scénario et surtout au tournage. Ainsi, outre l'utilisation à certains moments de filtres bleus, on retrouve dans Point Break deux des grands thèmes récurrents de Cameron. Tout d'abord le thème de l'eau, bien sûr, qui est souvent associé chez le réalisateur avec l'idée de noyade (Abyss, Aliens, Titanic…) comme dans la scène où Johnny essaye d'apprendre à surfer. Il y a ensuite l'image de la femme forte, seule au milieu des hommes (Ripley, Sarah Connor…). Ici Tyler n'est qu'un personnage secondaire, mais elle correspond bien à cette représentation de la femme et l'interprétation qu'en fait Lori Petty est tout à fait remarquable. On retrouve également de nombreux petits détails très "cameroniens" qui relèvent parfois de l'anecdote. Le fusil à pompe que Bodhi recharge d'une seule main à la façon du Terminator, la naissance de la phrase ultime de Titanic, "Je suis le roi du monde", prononcée ici pour la première fois par un Johnny Utah surfant dans le noir ou encore la poursuite entre Johnny et et Bodhi qui se termine au même endroit que celle entre le Terminator et le T-1000. Des idées et thèmes qui seront repris dans Strange Days, le troisième film de Kathryn Bigelow.

 

Quelques points techniques :
  • Titre : Point Break
  • Titre québécois : Extrême limite
  • Réalisation : Kathryn Bigelow
  • Scénario : W. Peter Iliff et Rick King
  • Production : Peter Abrams, Robert L. Levy, Rick King, Michael Rauch et James Cameron
  • Société de production : Twentieth Century Fox
  • Budget : 24 millions de dollars (17,61 millions d'euros)
  • Musique : Sharon Boyle et Mark Isham
  • Photographie : Donald Peterman
  • Montage : Bert Lovitt et Howard E. Smith
  • Décors : Peter Jamison
  • Costumes : Colby P. Bart et Louis Infante
  • Pays d'origine : États-Unis
  • Format : Couleurs - 2,35:1 - Dolby Surround - 35 mm
  • Genre : Policier, action
  • Durée : 120 minutes
  • Dates de sortie : 12 juillet 1991 (États-Unis), 28 août 1991 (France)
  • Film interdit aux moins de 12 ans lors de sa sortie en France

 

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relativement

Par Bambi - 07-05-2008 20:56:41 - 6 commentaires

Relativité restreinte
En 1905, Einstein publia le premier article important sur la théorie de la relativité. Le scientifique
nie alors l'existence du mouvement absolu. Selon lui, dans l'Univers, aucun corps particulier ne peut fournir de système de coordonnées de référence universel qui soit au repos absolu. Tout corps fournit par contre un système de référence convenable, dans lequel tout mouvement peut être étudié. Il est donc tout aussi correct d'affirmer qu'un train passe devant une gare, ou que la gare se déplace par rapport au train. Selon Einstein, tout mouvement est donc relatif et on doit préciser le référentiel d'étude.
Aucune des hypothèses fondamentales d'Einstein n'est révolutionnaire, surtout si l'on se borne à l'exemple du train. En effet, Newton avait déjà affirmé que le repos absolu ne pouvait pas être défini par rapport à la position des corps qui nous entourent. Ce qui fut nouveau, c'était d'affirmer que la vitesse relative de tout observateur par rapport à un rayon lumineux est toujours la même, soit approximativement 300000km/s. Ainsi, si deux observateurs se déplacent l'un par rapport à l'autre à une vitesse de 160000km/s, et mesurent la vitesse d'un même rayon de lumière, ils trouveront tous les deux que ce dernier se déplace à 300000km/s. Ce résultat apparemment anormal fut démontré par l'expérience de Michelson-Morley. Selon la physique classique, l'un des observateurs peut être au repos, pendant que l'autre fait une erreur de mesure due à la contraction de Lorentz-Fitzgerald. Selon Einstein, les deux observateurs peuvent se considérer au repos, et aucun d'entre eux n'a commis d'erreur de mesure. Chaque observateur utilise en effet un système de coordonnées propre comme référentiel. On peut passer d'un système de coordonnées à l'autre par une transformation mathématique. Les équations de cette transformation, connues sous le nom de groupe de
transformations de Lorentz, furent adoptées par Einstein. Celui-ci les a cependant différemment interprétées, en avançant que la vitesse de la lumière reste invariable dans toute transformation de Lorentz.
D'après la théorie relativiste, les distances sont modifiées dans le sens du mouvement de l'objet, ainsi que la masse et le temps. Ces transformations sont déterminées par le facteur gamma. L'électron, découvert au début du XXe siècle, constitue un bon objet d'étude pour vérifier de telles assertions. Les électrons émis par des substances radioactives ont des vitesses proches de celle de la lumière. Lorsqu'un électron se déplace rapidement dans un champ magnétique, sa masse peut être facilement déterminée en mesurant la courbure de sa trajectoire. Lorsque le champ est constant, plus l'électron est lourd, plus son inertie est grande et la courbure de la trajectoire petite. On constate qu'au cours du mouvement, la masse de l'électron est doublée. Les expériences confirment les prédictions d'Einstein: la masse de l'électron augmente exactement de la valeur prédite. L'énergie cinétique de l'électron accéléré est convertie en masse, selon la formule E=mc², qui traduit l'équivalence masse/énergie.
L'hypothèse fondamentale soutenant la théorie d'Einstein est la
non-existence du repos absolu dans l'Univers. Einstein postula que deux observateurs, se déplaçant l'un par rapport à l'autre à une vitesse constante, observent des "lois de la nature" identiques. Toutefois, l'un des observateurs peut enregistrer deux événements sur des étoiles éloignées comme s'ils avaient lieu simultanément, pendant que le second observateur constate qu'un événement s'est produit avant l'autre. Cette divergence des observations n'est pas une objection valable à la théorie de la relativité. En effet, selon cette dernière, la simultanéité n'existe pas pour des événements éloignés. En d'autres termes, il est impossible de seulement spécifier le moment où l'événement se produit, sans préciser l'endroit où il a lieu. La "distance" ou l' "intervalle" entre deux événements peut être décrit exactement en combinant les intervalles de temps et d'espace, mais pas par l'un ou l'autre séparément. L'espace-temps à quatre dimensions (trois dimensions pour l'espace et une pour le temps), dans lequel tous les événements de l'Univers ont lieu, est appelé continuum espace-temps. Dans cet espace, le mouvement spatio-temporel d'un corps est décrit par sa ligne universelle.
 

 

Relativité générale
En 1915, Einstein introduisit la théorie de la relativité générale dans laquelle il considère des corps accélérés les uns par rapport aux autres. Son but initial était d'expliquer les divergences apparentes entre les lois relativistes et la loi de la gravitation. Il adopta alors une nouvelle approche du concept de gravité, fondée sur le principe de l'équivalence.
D'après ce principe, les forces de gravitation sont en tout point équivalentes aux forces d'accélération. Ainsi, dans une expérience, il est théoriquement impossible de différencier les deux types de forces. D'après la théorie de la relativité restreinte, une personne située dans une voiture qui roule sur une route lisse ne peut pas savoir si elle est au repos ou animée d'un mouvement uniforme. Selon la théorie de la relativité générale, lorsque la voiture est accélérée, ralentie, ou engagée dans un virage, l'occupant ne peut savoir si les forces produites sont dues à la gravitation ou à l'accélération.
L'accélération est la variation de la vitesse au cours du temps. Considérons un astronaute debout dans une fusée avant son décollage. En raison de la gravité, l'astronaute est maintenu debout par une force équivalente à son poids p. Considérons la même fusée dans l'espace interplanétaire, loin de tout corps et ne subissant aucune gravité. Lorsque la fusée accélère, l'astronaute subit à nouveau la poussée qui le maintient debout. Si l'accélération est de 9,8m/s² (accélération de la pesanteur à la surface de la Terre), la poussée qui s'exerce sur l'astronaute est égale à p, poids de l'astronaute. S'il ne regarde pas à travers le hublot, l'astronaute ne sait pas si la fusée est au repos sur la Terre ou en accélération constante dans l'espace interplanétaire. La force due à l'accélération ne peut donc pas être distinguée de la force de gravitation. Selon la théorie d'Einstein, la loi newtonienne de la gravitation est une hypothèse non nécessaire. Einstein assimile toutes les forces, aussi bien la gravité que les forces associées à l'accélération, à des effets de l'accélération. Lorsque la fusée est au repos sur Terre, elle est attirée vers le centre de celle-ci. Einstein déclare que ce phénomène d'attraction est dû à une accélération de la fusée. Certes, dans l'espace tridimensionnel, la fusée est stationnaire, elle n'est donc pas accélérée. Mais dans un espace-temps à quatre dimensions, la fusée est en mouvement suivant sa ligne universelle. La courbure du continuum à proximité de la Terre implique une courbure de la ligne universelle de la fusée, ce qui explique son mouvement relativiste.
L'hypothèse de Newton, selon laquelle deux corps sont soumis à une attraction mutuelle proportionnelle à leur masse, est donc remplacée par l'hypothèse relativiste, selon laquelle le continuum est courbe à proximité des corps massifs. La loi de la gravitation d'Einstein affirme alors simplement que la
ligne universelle de chaque corps est une géodésique dans le continuum. Une géodésique est le "chemin" le plus court entre deux points. Dans un espace courbe, les géodésiques ne sont pas nécessairement des droites. Ainsi, les géodésiques à la surface de la Terre sont de grands cercles.

Confirmation et modification de la théorie

La théorie de la relativité générale fut confirmée de plusieurs façons. Nous fournirons ici quelques exemples.
La théorie prédit notamment que la trajectoire d'un rayon lumineux est courbe au voisinage immédiat d'un corps massif comme le Soleil. Pour vérifier cette prédiction, les scientifiques choisirent d'abord d'observer des étoiles apparaissant à proximité du Soleil. Leurs positions apparentes furent relevées, puis comparées à leurs positions quelques mois plus tard, une fois qu'elles s'étaient éloignées du Soleil. Les prédictions d'Einstein furent alors validées. Ces dernières années, des tests comparables ont été faits sur les déflections des ondes radio provenant de quasars éloignés. Ces tests ont confirmé la théorie de la relativité générale.
Un autre exemple confirme la théorie de la relativité générale. Depuis plusieurs années, on sait que le point le plus proche du Soleil, par lequel passe Mercure, se déplace autour du Soleil avec une période de 3millions d'années. Contrairement à la théorie classique, la théorie de la relativité prédit ce mouvement. Effectuées récemment par radar, des mesures de l'orbite de Mercure ont confirmé les prédictions relativistes avec une incertitude de seulement 0,5p.100.

Observations récentes
Après 1915, la théorie de la relativité fut développée et prit de l'importance grâce à Einstein, mais aussi aux astronomes britanniques James Jeans, Arthur Eddington et Edward Arthur Milne, à l'astronome hollandais Willem de Sitter, et au mathématicien germano-américain Hermann Weyl. Beaucoup de leurs travaux s'efforcent d'élargir la théorie de la relativité pour y inclure des phénomènes électromagnétiques. Plus récemment, plusieurs chercheurs ont tenté d'unifier la théorie gravitationnelle relativiste avec l'électromagnétisme et les interactions nucléaires fortes et faibles. Bien que quelques progrès aient été réalisés, aucune théorie n'est aujourd'hui acceptée de façon générale. Voir aussi Particules élémentaires.
Les physiciens ont aussi consacré beaucoup d'efforts au développement des conséquences cosmologiques de la théorie de la relativité. Dans le cadre des axiomes d'Einstein, plusieurs voies de développement sont possibles. L'espace, par exemple, est courbe, et son degré exact de courbure à proximité des corps lourds est connu; mais sa courbure dans l'espace vide, causée par la matière et le rayonnement de l'Univers tout entier, demeure incertaine. Par ailleurs, les scientifiques ne savent pas encore si cette courbe est fermée (c'est-à-dire analogue à une sphère), ou ouverte (analogue à un cylindre ou à un bol aux parois infinies). La théorie de la relativité
implique également la possibilité d'expansion de l'Univers. Cette théorie de l'expansion rend crédible l'hypothèse selon laquelle l'histoire passée de l'Univers est finie. Elle ouvre également de nombreux champs d'investigation encore peu explorés.
À la suite des prédictions d'Einstein, un autre sujet important de la recherche en physique est l'étude des ondes gravitationnelles, qui sont par exemple issues de l'oscillation ou de l'effondrement d'étoiles massives, et qui perturbent le continuum espace-temps.
Une grande part des dernières recherches sur la relativité est consacrée à la création d'une
mécanique quantique relativiste qui soit pratique à manipuler. Une théorie relativiste de l'électron fut développée en 1928 par le mathématicien et physicien Paul Dirac. Par la suite, une théorie satisfaisante, appelée électrodynamique quantique, unifia les concepts de la relativité et de la physique quantique; cette théorie est particulière à l'étude de l'interaction entre les électrons, les positrons et le rayonnement électromagnétique. Plus récemment, les travaux du physicien britannique Stephen Hawking constituaient une tentative d'intégration totale de la mécanique quantique et de la théorie relativiste.

Comme il est possible de constater, la théorie de la relativité générale énoncée en 1915, a supplanté la théorie newtonienne de la gravitation; elle a passé avec succès tous les tests expérimentaux ou observationnels disponibles et a séduit par sa beauté mathématique. Le seul point noir est qu'elle semble inconciliable avec la physique quantique.

 Une illustration du Chat de Schrödinger pour les commentairs qui suivent


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noir profond

Par Bambi - 05-05-2008 20:21:54 - 9 commentaires

 

 

Un trou noir est une région de l'univers où se concentre une masse tellement compacte qu'il y règne un champ de gravitation extrême. Si l'on s'exprime en termes classiques, on dira qu'à l'intérieur d'un tel objet, l'attraction exercée sur tout corps est telle que pour y échapper il faudrait acquérir une vitesse supérieure à celle de la lumière (et donc recourir à une énergie infinie). L'impossibilité pour aucun corps matériel, mais aussi pour la lumière elle-même de s'extraire d'un tel piège, après y être tombée, explique l'appellation de trou noir, qui a été donnée à ce type d'astre par John Wheeler, en 1967.

La définition précédente a le mérite de donner à peu de frais une première intuition de ce qu'il advient dans un trou noir. Mais elle reste inadéquate dans la mesure où un trou noir ne peut être envisagé réellement qu'à partir des notions de la relativité générale, autrement dit selon les concepts de la théorie de la gravitation d'Einstein, pour laquelle champ de gravitation signifie courbure de l'espace-temps. Un trou noir sera alors plutôt envisagé comme une région de l'univers où une courbure extrême révèle des propriétés de l'espace-temps spéciales.

A commencer par l'existence d'une limite, une surface sphéroïdale séparant l'extérieur de l'intérieur du trou noir, et appelée l'horizon, ou, mieux, horizon des événements, dont le rayon a lui aussi un nom : c'est le rayon de Schwarzschild

Le rayon de Schwarzschild est le rayon de l'horizon des événements d'un trou noir, c'est-à-dire la distance mesurée à partir du centre du trou noir et au-delà de laquelle rien ne peut s'en extraire. Sa valeur R dépend seulement de la masse M du corps considéré, de la vitesse de la lumière c et de la constante de gravitation G :

R = 2GM/c².

Il est possible, à partir de n'importe quel point situé à l'extérieur, c'est-à-dire dans notre partie d'univers, d'atteindre un point quelconque de l'espace (y compris à l'intérieur du trou noir) en un temps fini. En revanche, si l'on part d'un point situé à l'intérieur du trou noir, aucun itinéraire n'est imaginable qui puisse conduire, en un temps fini, à l'extérieur. L'horizon d'un trou noir ne peut franchi que dans un seul sens. Bien qu'immatérielle, cette surface est ainsi parfois qualifiée de membrane unidirectionnelle. Puisque rien ne sort d'un trou noir, on peut décider d'ignorer tout ce qui se passe à l'intérieur, et ne l'envisager qu'à partir de trois paramètres : sa masse, sa rotation (considérée à partir de son moment cinétique) et sa charge électrique.

Une seconde propriété, plus problématique encore, mérite d'être signalée : dès la formation d'un trou noir, l'accroissement de la courbure de l'espace-temps à l'intérieur de celui-ci ne peut plus aller qu'en s'accélérant. Elle devient donc inéluctablement infinie. L'intérieur d'un trou noir renferme donc en théorie une singularité correspondant en particulier à des densités de matière et d'énergie infinies. Quelque chose qui rappelle la situation dans laquelle devait en principe se trouver l'univers dans son ensemble à la date zéro du big bang et qui pose d'ailleurs un trou noir comme une sorte de big bang à l'envers et localisé. Ici, matière, espace et temps n'émergent plus au voisinage de la singularité, ils s'y engloutissent.

Les diverses caractéristiques des trous noirs sont très déroutantes. Aussi ont-elles longtemps fait douter de l'existence concrète de tels objets.

Même si de grands progrès observationnels ont été accomplis au cours des dernières années, dans de nombreux cas, la prudence voudrait encore aujourd'hui que l'on n'évoque les trous noirs découverts par les astronomes qu'en les affublant du qualificatif de "candidats", car il existe le plus souvent des explications alternatives : certains astres très compacts, il est vrai assez spéculatifs, pourraient aussi donner lieu à des phénomènes largement similaires à ceux qui font normalement distinguer un trou noir. Et il paraît bien difficile de faire un tri dépourvu d'équivoque. Quelques uns parmi eux pourraient prétendre davantage que d'autres au titre définitif.
Il fallait d'abord pouvoir dire comment ils pourraient bien se former. Or, la question se pose différemment selon les différentes catégories de trous noirs que l'on envisage actuellement.
Les trous noirs ordinaires ou stellaires, ont une masse du même ordre que celle du Soleil. Ils correspondent à l'effondrement de la région centrale d'étoiles massives, après leur explosion en supernova. Cela correspond à la famille la mieux connue. Et plusieurs de ces objets ont été répertoriés dans notre Galaxie. Ils ont typiquement des masses comprises entre 4 et 15 masses solaires.

Les trous noirs géants siègent au centre des galaxies, y compris de la nôtre. Leur masse équivaut à plusieurs millions de masses solaires. Leur formation doit probablement être mise en rapport avec celle de la galaxie qui les abrite. Mais les mécanismes n'en sont pas clairs.

Les trous noirs de masse intermédiaire, qui n'on fait en astronomie que récemment, pourraient constituer le chaînon manquant entre les trous noirs stellaires et les trous noirs géants. Selon certaines conceptions actuelles, ils impliquent les fusions successives de trous noirs de petites masses, qui forment ainsi progressivement un objet beaucoup plus gros.

Les trous noirs primordiaux sont des objets plus spéculatifs : il s'agit de reliques jugées nécessaires du big bang, mais dont on ignore s'il en est qui ont survécu jusqu'à nos jours.

La question qui se pose ensuite au sujet des trous noirs est celle de leur détection. Ordinairement, en effet, c'est grâce au rayonnement émis ou réfléchi par un corps qu'on peut l'observer. Or, un trou noir, par définition, ne devrait émettre aucune lumière. En fait un tel astre représente une telle concentration d'énergie, qu'il peut la communiquer à son environnement immédiat, au point de l'échauffer à très haute température, et de le rendre très lumineux. C'est ainsi que pour rendre compte de certains des phénomènes les plus énergétiques que l'on connaisse (sources galactiques X et gammaintenses, quasars...), c'est bien le plus souvent vers des mécanismes impliquant des trous noirs que les astronomes s'orientent.
Représentation d'un trou noir, dans laquelle notre espace
est réduit à deux dimensions. L'introduction d'une troisième dimension
permet de figurer la courbure de l'espace.

A la surface d'un tel astre, le champ de gravitation est immense et donc la courbure de l'espace-temps y est très importante. L'est-elle assez pour donner naissance à un trou noir? La réponse ne revient pas à la relativité générale, mais à la physique quantique. Elle dépend de la capacité d'une étoile à neutrons à stopper son effondrement, grâce à la pression de dégénérescence des neutrons qui la composent. Le seuil au-delà duquel ce n'est plus possible se situerait autour de 2 à 3 masses solaires. Si donc le coeur effondré, laissé à nu par l'explosion d'une supernova est supérieur à cette limite, l'effondrement de l'astre pourrait se poursuivre jusqu'à ce qu'un trou noir naisse. On parlera alors de trou noir stellaire. Comme dans le centre des galaxies, la matière est particulièrement concentrée, il est possible d'imaginer que de tels trous noirs aient pu gober les étoiles et les gaz environnants au point de grossir démesurément, pour atteindre des masses équivalentes à des millions, ou peut-être, des centaines de millions de fois la masse de notre Soleil.

 

Comment voir un trou noir?

On ne peut voir directement un trou noir, mais il est possible d'observer ses effets gravitationnels sur la matière s'aventurant à sa proximité. Tant qu'on ne pénètre pas à l'intérieur d'un trou noir, on a en effet affaire à un objet se comportant gravitationnellement exactement comme astre ordinaire. Si le Soleil, par exemple, était un trou noir, notre planète continuerait de tourner autour de lui exactement de la même façon. Un astronome, situé très loin du Système solaire, et capable de suivre le déplacement de la Terre, alors que le corps central lui resterait parfaitement invisible, pourrait ainsi en déduire malgré tout sa nature.

L'observation directe du déplacement d'un corps visible autour d'un corps invisible (ou du moins autour de leur centre de gravité commun) a fourni aux astronomes un outil de découverte très efficace, dans le cas par exemple de la détection des premières naines brunes, ou des premières planètes extrasolaires. Dans le cas des trous noirs, cependant, cela ne constitue dans la pratique qu'un outil secondaire. Le champ de gravitation intense qui règne à leur voisinage a effet des conséquences autrement plus spectaculaires. S'il existe ainsi une autre étoile près du trou noir, ou même un nuage de gaz. L'attraction du trou noir pourra en happer la matière. Du fait de la force centrifuge, cette matière, ne va pas s'engouffrer directement dans le trou noir, mais former un disque autour de celui-ci, et par lequel elle transitera (Les transferts de matière dans les systèmes binaires). Le gaz du disque, sous forme de plasma de haute viscosité, est très fortement accéléré et comprimé. Il s'échauffera donc davantage - plusieurs millions de degrés - et sera en mesure d'émettre des rayonnements de très haute énergie. C'est cette lumière qui pourra servir de signature au trou noir. 

Longtemps resté théorique le scénario de l'engloutissement d'une étoile par un trou noir géant semble avoir été observé pour la première fois de façon avérée dans la constellation de la Vierge en juin 2003 par les satellites XMM-Newton et Chandra, qui ont détecté un très puissant sursaut X  au centre d'une galaxie double étiquetée RXJ1242.6-1119. Après analyse de l'événement, qui a correspondu à une libération d'énergie comparable à celle d'une supernova, l'explication retenue, publiée en février 2004, aura ainsi été que l'on a bien eu affaire à l'absorption au moins partielle d'une étoile désintégrée par les forces de marées causées par un trou noir supermassif (estimé à cent millions de masses solaires) niché au coeur de cet objet. Ce résultat laisse soupçonner  rétrospectivement que des explications similaires pourraient être données à deux sursauts X très comparables, observés dans les galaxies NGC 4552 et NGC 5905 en 1995 et 1996, respectivement.

l existe d'autres possibilités de repérer un trou noir. La théorie de la relativité générale prévoit notamment que la rotation d'un trou noir entraîne l'espace autour de lui, un peu l'eau entraînée dans un tourbillon. Une première observation de cette distorsion de l'espace pourrait avoir été réalisée, fin 1997, grâce au satellite de la Nasa Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE). En suivant, grâce à son émission X, le déplacement de l'axe d'un anneau de matière accélérée par un présumé trou noir. L'intensité du rayonnement variait. Une variation interprétée comme une précession de l'orbite du gaz autour du trou noir, et qui s'explique si l'on admet que la matière est entraînée par l'espace lui-même. C'est l'effet Lense-Thirring, du nom des physiciens Joseph Lense et Hans Thirring, qui avaient imaginé cette possibilité dès 1918. Luigi Stella, de l'Observatoire astronomique de Rome et Mario Vietri de l'université de Rome ont mis Wei Cui, du MIT, sur la voie, en novembre 1996 la possible détection tel effet autour d'une étoile à neutrons, qui est aussi un objet suffisamment dense pour donner lieu au même effet. Là encore, donc un seul argument est insuffisant.

L'évaporation des trous noirs

Parce que rien ne peut jamais s'extraire normalement d'un trou noir et que, dès lors, sa seule évolution envisageable est un accroissement de sa masse (et partant de sa surface). L'accroissement n'est stoppé que faute de matière à gober. Le trou noir alors s'endort, mais ne meurt pas. C'est peut-être d'ailleurs ce qui explique que le centre de notre Galaxie, comme celui de la plupart des galaxies proches semble dépourvue de trou noir géant, à l'opposé de galaxies lointaines et dont nous voyons l'image de ce qu'elles étaient pendant leur prime jeunesse. Ayant fait le vide autour de lui, le trou noir central serait donc en sommeil.

D'un point de vue plus théorique, des physiciens ont évoqué ce qui ne semblait être au départ qu'une analogie entre la l'aire A de l'horizon d'un trou noir et une autre grandeur utilisée en physique qui elle aussi ne peut que s'accroître avec le temps, l'entropie S. Cet accroissement de l'entropie, qui est énoncé par le second principe de la thermodynamique, traduit l'irréversibilité des phénomènes. L'analogie thermodynamique, et l'idée que la surface d'un trou noir peut être décrite comme une membrane, a permis d'envisager d'autres propriétés d'un trou noir, au delà des traditionnelles masse, charge et rotation. En posant l'entropie du trou noir comme proportionnelle avec sa surface et en jouant avec les équations, on attribue ainsi à la surface des trous noirs une viscosité et même une résistance électrique...

On pouvait s'interroger sur l'intérêt de tout cela jusqu'à ce que Stephen Hawking y mêle la physique quantique, et non plus cette fois, là où elle semblait s'imposer le plus, c'est-à-dire au voisinage de la singularité, mais maintenant au voisinage de la surface. Il en a résulté que l'énergie gravitationnelle au voisinage de la surface pouvait être assez importante pour que se créent des particules. La plupart seront englouties par le trou noir. Il quelques une en réchapperont, et donc d'une certaine façon extrairont de la masse et de l'énergie au trou noir. Cette émission de particules, est appelée le rayonnement Hawking. Il explique que les trous noirs s'évaporent avec le temps. Lentement s'ils sont très massifs, mais beaucoup plus vite s'il s'agit de tout petits trous noirs. Par ailleurs, l'idée qu'un trou noir rayonne, justifie que l'on puisse parler de sa température, de son entropie et l'envisager donc en termes thermodynamiques. Les simples analogies initiales auraient donc une signification physique réelle...

 

 

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back to basics : théorie du chaos

Par Bambi - 03-05-2008 18:09:32 - 6 commentaires


La théorie du chaos traite des systèmes dynamiques rigoureusement déterministes, mais qui présentent un phénomène fondamental d'instabilité appelé « sensibilité aux conditions initiales » qui, modulant une propriété supplémentaire de récurrence, les rend non prédictibles en pratique sur le « long » terme.

La théorie du chaos est une véritable théorie scientifique, qui a su trouver de l'ordre caché sous le désordre apparent. Mais ce nouvel ordre est très différent de l'ordre ancien : au déterminisme implacable d'une dynamique intégrable quasi-périodique a succédé une description de nature fondamentalement probabilist, caractérisée par l'existence d'invariants prenant la forme de mesures de probabilités, d'attracteurs, de dimensions fractales… Toutes les sciences, y compris sociales, sont concernées par ce changement de paradigme.

 

 

Ce topos n'est pas posté par hasard dans la rubrique  "Entraînement" de mon blog.

A suivre... 

 

 

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