Schwarzschild, rayon de - astronomie.

Schwarzschild, rayon de - astronomie. Schwarzschild, rayon de, distance caractéristique qui définit la taille en dessous de laquelle un objet astronomique massif, comme une étoile, devient un trou noir. Un trou noir est un objet dont la densité est telle que rien, pas même la lumière, ne peut échapper à l'attraction de son champ gravitationnel. Si, lors d'un effondrement gravitationnel, la taille d'un objet devient inférieure à son rayon de Schwarzschild, il devient un trou noir. Le rayon de Schwarzschild tient son nom de Karl Schwarzschild, qui a élaboré, en 1916, le premier modèle d'un trou noir. Même une particule se déplaçant à la vitesse de la lumière, tel le photon, ne peut s'échapper du puits gravitationnel d'un trou noir. C'est pourquoi le rayon de Schwarzschild est le rayon minimal d'un objet susceptible de rayonner encore. Il est proportionnel à la masse m que multiplie la constante universelle de la gravitation G, et inversement proportionnel au carré de la vitesse de la lumière (c) : (Rs = 2 Gm/c2) Pour déterminer l'expression de ce rayon, il est indispensable de connaître la condition à laquelle un objet peut se libérer d'un champ gravitationnel et d'établir le comportement de la lumière évoluant dans un champ de gravitation extrême. Pierre Laplace est le premier à établir l'expression de la vitesse de libération d'un corps (vitesse minimale que doit avoir un objet pour échapper à l'attraction de la gravité). Il note, en 1800, que la vitesse de libération outrepasserait la vitesse de la lumière pour un objet plongé dans le champ de gravitation d'un corps très dense et très compact. La trajectoire des photons plongés dans un champ de gravitation intense est élucidée par Albert Einstein lorsqu'il élabore sa théorie de la relativité générale, publiée en 1916. C'est à la même date que Schwarzschild développe le premier modèle du trou noir en s'appuyant sur les travaux de Laplace et d'Einstein. Le rayon de Schwarzschild délimite l'horizon des événements, c'est-à-dire la dernière surface sphérique accessible à l'étude par un observateur extérieur au trou noir. Les événements se produisant à l'intérieur de cet horizon n'ont pas de conséquence sur le monde extérieur, puisqu'aucune information ne peut se propager et franchir l'horizon. Les astronomes pensent que rien ne peut s'opposer à l'effondrement gravitationnel d'un objet ayant franchi le seuil du rayon de Schwarzschild. Il continuerait ainsi de s'effondrer sur lui-même, jusqu'à atteindre le statut mathématique d'une singularité définie par une densité infinie et un rayon de mesure nulle. Le Soleil a une masse de 2.1030 kg et un rayon d'environ 700 000 km. Son rayon de Schwarzschild est de l'ordre de 3 km. Si le Soleil s'effondrait en une sphère de rayon inférieur à 3 km, il ne rayonnerait plus de lumière et il deviendrait donc un trou noir. Cependant, cette éventualité ne risque pas de se produire : le Soleil n'est pas suffisamment massif pour que les forces de gravitation compriment la matière solaire à ce point. Le Soleil deviendra, tout au plus, une naine blanche au terme de son évolution. Le rayon de Schwarzschild de la Terre est de 3 mm, alors qu'un objet de masse comparable à celle de la montagne de l'Everest sur Terre a un rayon de Schwarzschild de 1011 mm (soit un centième de nanomètre). Certains astronomes pensent que tout trou noir de dimension inférieure à celle-ci serait relativement instable et s'évaporerait rapidement, en libérant une gigantesque énergie sous la forme d'un rayonnement électromagnétique de très courte longueur d'onde (rayons gamma). Les mystérieux sursauts gamma, détectés depuis les années soixante par des satellites militaires américains Vela, sont interprétés par certains astronomes comme des signatures de l'évaporation de minitrous noirs primordiaux. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.