Pourquoi la lumière ne peut-elle pas s'échapper d'un trou noir?

J'ai entendu dire que la lumière ne pouvait pas s'échapper d'un trou noir . Peut-il? Sinon, pourquoi?

Un trou noir a un horizon d'événements qui «marque le point de non-retour». Alors oui, la lumière ne peut pas s'échapper d'un trou noir.

Pourquoi? Eh bien, pensez à un «tissu espace-temps». C'est la façon la plus simple de comprendre la physique à l'œuvre ici, à mon avis.

Habituellement, le tissu ressemblerait à ceci:

_{(source: whyfiles.org )}

Cependant, un trou noir a tellement de gravité qu'on pourrait dire qu'il «déchire» le tissu de l'espace-temps:

_{(source: ddmcdn.com )}

Lorsque la lumière frappe cette zone d'une gravité incroyablement intense, elle ne peut tout simplement pas sortir - la lumière se déplace `` le long '' du tissu, et comme il y a une déchirure dans le tissu, on pourrait dire qu'elle disparaît simplement - elle fait partie de la singularité .

C'est une simplification, bien sûr, mais cela suffit pour comprendre au moins une partie de la physique derrière ce phénonénome.

J'aime penser à cela en termes de vitesse d'échappement .

La vitesse d'échappement est la vitesse nécessaire pour échapper à l'attraction gravitationnelle d'un objet donné. Pour la Terre, cette vitesse est de 11,2 km / seconde (Mach 34!). Lorsque des roquettes décollent de la Terre, elles n'essaient pas d'atteindre une certaine hauteur ou altitude, elles essaient d'atteindre une certaine vitesse, la vitesse de fuite.

Une fois qu'une fusée atteint 11,2 kips *, elle a atteint la vitesse nécessaire pour quitter complètement la Terre. Si une fusée n'atteint pas cette vitesse, quelle que soit sa hauteur, elle retombera sur Terre. (Vous pouvez imaginer un ballon magique qui vous élève lentement dans l'espace, passe devant l'ISS et la plupart des satellites, puis vous lâchez prise: puisque vous n'allez pas assez vite, vous retombez, passez devant tous les satellites, et s'écraser sur la terre.)

Les petits corps gravitationnels, comme la lune, ont des vitesses d'échappement plus petites. C'est pourquoi les atterrisseurs lunaires ont pu quitter la lune avec une si petite étape de montée , par rapport à l' énorme Saturne V qu'il a fallu pour quitter la Terre: ils n'avaient qu'à parcourir 2,4 km / seconde.

Pour échapper au soleil, il faudrait parcourir 617,5 km / seconde!

Heureusement pour nous, la lumière va plus vite que 617,5 kips, nous pouvons donc voir la lumière créée sur le Soleil. Cependant, à mesure que vous augmentez la masse d'un objet, la vitesse de fuite atteindrait ou dépasserait 299 792 km / s, la vitesse de la lumière. À ce stade, même la lumière elle-même ne peut pas aller assez vite pour bien échapper à la gravité et sera toujours tirée vers le bas dans le trou noir.

* Abréviation de " ki lomètres p er s econd"

N'oubliez pas que si un trou noir a moins que la masse stable actuelle d'un trou noir (3 masses solaires), il s'évapore - transformant sa masse en rayonnement, auquel cas il dégagerait de la lumière, principalement des rayons X et des rayons gamma, à un rythme croissant à mesure que sa masse diminue, jusqu'à ce que tout le trou noir se transforme en un éclair de rayonnement dur.

http://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation

Cependant, cette lumière est la masse du trou noir s'échappant sous la forme d'énergie la plus élémentaire.