Nous vivons dans un Nous vivons dans un espace-temps courbe:espace-temps courbe:

La Relativité Générale en La Relativité Générale en 20052005Partie 1Partie 1

Pascal Chardonnet

Université de SavoieLAPTH Annecy

Chardonnet@lapp.in2p3.fr

Acte I:Acte I:De la lumièreDe la lumière

La déviation de la ligne droite…La déviation de la ligne droite…

- - En l’absence des phénomènes de En l’absence des phénomènes de réfraction, réflexion ou de diffraction,réfraction, réflexion ou de diffraction,la lumière se propage en ligne droite…la lumière se propage en ligne droite…

Einstein prédit qu’au Einstein prédit qu’au voisinage duvoisinage du

Soleil, la lumière doit Soleil, la lumière doit être déviée d’unêtre déviée d’unangle égal à : angle égal à :

0.000048 degré !0.000048 degré !

De 1907, à 1919, en passant par 1911 et 1915De 1907, à 1919, en passant par 1911 et 1915

= 0.000048 degré != 0.000048 degré !

Un observateur peutUn observateur peut voir plus loin que voir plus loin que

l’horizon !l’horizon !

UN CERCLE DE LUMIÈRE !UN CERCLE DE LUMIÈRE !

DE L’OPTIQUE UN PEU SPÉCIALEDE L’OPTIQUE UN PEU SPÉCIALE

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DE L’OPTIQUE UN PEU SPÉCIALEDE L’OPTIQUE UN PEU SPÉCIALE

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DE L’OPTIQUE UN PEU SPÉCIALEDE L’OPTIQUE UN PEU SPÉCIALE

LA GRAVITATION, LA LUMIÈRE LA GRAVITATION, LA LUMIÈRE ET LES HORLOGESET LES HORLOGES

1 seconde

1.000000000001 seconde

Le champ de gravitation courbe les Le champ de gravitation courbe les rayons lumineuxrayons lumineux

Déviation des rayons lumineux dans un système accéléré. Déviation des rayons lumineux dans un système accéléré.

Mais d’après le « principe de l’ascenseur » c’est aussi vrai Mais d’après le « principe de l’ascenseur » c’est aussi vrai dans le champ de pesanteur terrestre.dans le champ de pesanteur terrestre.

Le champ de gravitation ralentit les Le champ de gravitation ralentit les horlogeshorloges

Dans un système accéléré. La lumière est reçue avec une longueur Dans un système accéléré. La lumière est reçue avec une longueur d’onde plus grande à cause de l’effet Doppler. Mais d’après le d’onde plus grande à cause de l’effet Doppler. Mais d’après le « principe de l’ascenseur » c’est aussi vrai dans le champ de « principe de l’ascenseur » c’est aussi vrai dans le champ de pesanteur terrestre.pesanteur terrestre.

LA LUMIÈRE EN RETARD…LA LUMIÈRE EN RETARD…

-Le Soleil ralentit la lumière: une ondeLe Soleil ralentit la lumière: une onde radio émise depuis la Terre est envoyéeradio émise depuis la Terre est envoyéevers Vénusvers Vénus

-Un écart de 250 micro-secondes sur Un écart de 250 micro-secondes sur un aller retour de 42 minutes !un aller retour de 42 minutes !

LA LUMIÈRE EN RETARD…LA LUMIÈRE EN RETARD…

Acte II:Acte II:Des planètes au étoilesDes planètes au étoiles

L’anomalie de Mercure….L’anomalie de Mercure….Enfin expliquéeEnfin expliquée

-La loi de gravitation universelleLa loi de gravitation universellede Newton:de Newton:-Le triomphe de la mécanique célesteLe triomphe de la mécanique céleste

Urban Le Verrier

Mercure pose problème:Mercure pose problème: 0.0119 degré par siècle !0.0119 degré par siècle !

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LE TROU NOIR D’APRÈS LAPLACELE TROU NOIR D’APRÈS LAPLACE

RS GM

c 2

1

2mV 2

GMm

r

Rayon: Rayon:

Energie Cinétique

Energie potentielle

LE TROU NOIR D’APRÈS EINSTEINLE TROU NOIR D’APRÈS EINSTEIN

RS GM

c 2

Rayon de Rayon de Schwarzschild: Schwarzschild:

Pour le Soleil: Pour le Soleil:

RS 3 kmet la Terre..et la Terre..

L’effondrement gravitationnelL’effondrement gravitationnel

Chandrasekhar

Fowler

Bethe

Einstein et Oppenheimer

LE TROU NOIR D’APRÈS EINSTEINLE TROU NOIR D’APRÈS EINSTEIN

Un trou noir n’est pas un Un trou noir n’est pas un objet fait de matière objet fait de matière ordinaire, et même pas ordinaire, et même pas d’antimatière; il n’a rien à d’antimatière; il n’a rien à voir avec la matière: c’est voir avec la matière: c’est le résultat d’une distorsion le résultat d’une distorsion spatio-temporelle.spatio-temporelle.De là on ne peut pas sortir De là on ne peut pas sortir mais seulement entrer.mais seulement entrer.

L’horloge de l’astronaute à travers le trou noir:L’horloge de l’astronaute à travers le trou noir:vue par un observateur distant, le vaisseau met vue par un observateur distant, le vaisseau met un temps infini pour tomber dans le trou noir.un temps infini pour tomber dans le trou noir.

LE TROU NOIR : DE LA MASSE LE TROU NOIR : DE LA MASSE DÉSINCARNÉEDÉSINCARNÉE

COMMENT VOIR DES TROUS NOIRS ?COMMENT VOIR DES TROUS NOIRS ?

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LE PULSAR BINAIRE: LES LE PULSAR BINAIRE: LES ONDES GRAVITATIONNELLES ONDES GRAVITATIONNELLES

EXISTENT !EXISTENT !

Les pulsars: des horloges presque parfaites…Les pulsars: des horloges presque parfaites…

Jocelyn Bell Atony Hewish Russel Hulse Joseph Taylor

PSR 1913+16PSR 1913+16

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Acte III:Acte III:Des étoiles aux galaxiesDes étoiles aux galaxies

DES GALAXIES ACTIVES…DES GALAXIES ACTIVES…

D’où provient une telle énergie…D’où provient une telle énergie…

10000000000000000000000000000000000000

Energie équivalente à :

fois l’énergie totale consommée en France en une année

Un moteur hors du commun !Un moteur hors du commun !

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Le cœur de notre Le cœur de notre galaxie abrite un galaxie abrite un

trou noir de trou noir de 3 millions de 3 millions de

massesmassessolaires solaires

1 année lumière : 10000000000000000 mètres