Certains types de trous noirs sont estimés être le point final de l'évolution d'étoiles particulièrement massives. Dans un tel système d'étoiles, deux étoiles très compactes (étoiles à neutrons) tournent autour d'un centre commun. Ainsi, les expériences d'un observateur en chute libre sont indiscernables de celles d'un observateur éloigné dans l'espace cosmique, loin de toute source mesurable de gravitation. En particulier, pour dévier une particule test de sa trajectoire géodésique, il faut lui appliquer une force extérieure. Ces trois tests expérimentaux ont justifié l'adoption de la relativité générale plutôt que la théorie de Newton, et au passage, plutôt qu'un nombre de théories proposées comme alternatives à la relativité générale. Pour assurer la précision du système, les horloges des satellites sont ralenties par un facteur relativiste, ou alors ce facteur est pris en compte dans le calcul des positions. Elle devait être testée par le satellite Gravity Probe B lancé en 2004, avec des résultats fin 2008[32] ; en raison de difficultés techniques, ce n'est qu'en 2011 que la NASA a annoncé la confirmation de l'effet avec les valeurs annoncées par la théorie. L'équivalence entre les effets de gravitation et d'inertie ne constitue pas une théorie de la gravitation complète. Ces systèmes reposent sur l'utilisation de deux ensembles d'horloges atomiques, des horloges sur des satellites en orbite terrestre, et des horloges de référence situées à la surface de la Terre. Etripez vous en MP si ça vous chante, le but était de donner un avis sur le document… tout ceci est HS. Comme les différences entre les prédictions des théories d'Einstein et de Newton sont les plus marquées quand la gravitation est forte, les physiciens se sont intéressés depuis longtemps aux tests de divers effets relativistes dans des environnements où règne une forte gravitation. La relativité générale est une théorie relativiste de la gravitation, c'est-à-dire qu'elle décrit l'influence sur le mouvement des astres de la présence de matière et, plus généralement d'énergie, en tenant compte des principes de la relativité restreinte. De la même manière, pour une surface, l'absence ou la présence de courbure détermine si la surface est équivalente à un plan. Bien que la relativité générale ne soit pas la seule théorie relativiste, c'est la plus simple qui soit en cohérence avec les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) expérimentales. 7- C o s mologie Sean M. Carroll. Relativitérestreinte Principes Principederelativité Lesphénomènesdelanaturesedéroulentconformémentauxmêmeslois généralesdanstouslesréférentielsd’inertie. Cette métrique contient l'information dont on a besoin pour calculer de proche en proche les grandeurs fondamentales de distance et d'angle dans l'espace en question. Dans le modèle de Newton, la gravitation est le résultat d'une force attractive entre les objets massifs. Cependant il reste un nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de questions ouvertes : la plus fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) Bien que la relativité générale ne soit pas la seule théorie relativiste, c'est la plus simple qui soit en cohérence avec les données expérimentales. Dans le langage de l'espace-temps, ceci signifie que sa ligne d'univers est droite. Ces objets peuvent donc être considérés comme des particules test, et ils ont le même comportement par rapport à la gravitation. Elles fournissent en langage mathématique une formulation précise de la relation qui existe entre la géométrie de l'espace-temps et les propriétés de la matière. Pour les objets matériels assez massifs pour que leur propre influence gravitationnelle ne puisse pas être négligée, les lois du mouvement sont quelque peu plus compliquées que pour les particules test, bien qu'il reste vrai que c'est la géométrie de l'espace qui régit le mouvement de la matière[19]. c Cependant, tous ces méridiens partis parallèles se rejoignent aux pôles (voir figure à droite). Comme la lumière est défléchie dans un champ de gravitation, il est possible que la lumière d'un objet distant atteigne l'observateur par deux ou plusieurs chemins. Toutes les autres quantités intéressantes pour la géométrie, comme la longueur d'une courbe, ou la valeur des angles, peuvent être calculées à partir de cette métrique[22]. En fait, si l'on part de la théorie complète, les équations d'Einstein permettent de trouver comment ces lois du mouvement de la matière dépendent de la géométrie ; mais il est assez difficile d'en déduire le mouvement des particules test, cf. La notion de courbure est abordée, pour en venir rapidement à la métrique de Schwarzschild. Ce document réunit les notes qui accompagnent les vidéos du cours d'introduction à la relativité générale donné en M1 de physique à l'université de Savoie au début de l'année 2013. Le premier effet nouveau est le décalage vers le rouge gravitationnel. Si donc la masse, et donc l'énergie, est la source de la gravitation, il faut, pour rester cohérent avec la relativité, que ce soit le quadri-moment, moment inclus, qui soit à la source de la gravitation. Il faut souligner qu'aucun des deux observateurs ne peut observer de changement dans l'écoulement du temps autour de lui, ou pour des objets qui sont près de lui, ou qui se déplacent lentement par rapport à lui : le temps nécessaire pour cuire un œuf à la coque est toujours de trois minutes. L'univers en perspective. Carroll@ theory. Cependant il reste un certain nombre de questions ouvertes : la plus fondamentale est de trouver à concilier la relativité générale avec les lois de la physique quantique, et de formuler une théorie complète et cohérente de la gravitation quantique. D'autres tentatives pour modifier la relativité générale ont été faites dans le cadre de la cosmologie. Einstein s'est dit que d'une certaine manière, l'attraction par la gravitation est fondamentalement de la même nature que ces forces fictives[4]. Sur ces trois tests, un seul — la précession du périhélie de Mercure — était connu avant la publication finale par Einstein de la relativité générale en 1916[30]. Avant l'avènement de la relativité générale, la loi de l'attraction universelle de Newton avait été acceptée pendant plus de 200 ans comme une description valable de la force de gravitation entre masses. Contrairement aux coordonnées cartésiennes sur le plan, des différences de coordonnées ne correspondent pas simplement à des distances sur la surface, comme le montre le diagramme de droite : pour quelqu'un situé à l'équateur, se déplacer de 30° de longitude ouest (ligne rose foncé) correspond à 3 333 km, tandis que pour quelqu'un situé à 49° nord (en gros la latitude de Paris), se déplacer de 30° de longitude sur un parallèle (ligne bleue), à latitude constante, ne correspond qu'à 2 187 km. {\displaystyle \mathbf {G} ={\frac {8\pi G_{N}}{c^{4}}}\mathbf {T} ,}. Un ensemble d'autres tests ont mis à l'épreuve la validité de diverses versions du principe d'équivalence ; à strictement parler, toutes les mesures de la dilatation du temps gravitationnelle sont des tests de sa version faible, et non pas de la relativité générale elle-même. Par exemple, certaines des composantes du tenseur énergie-impulsion sont les densités d'énergie et de quantité de mouvement. c'est-à-dire qu'à une constante multiplicative près, la quantité G (qui décrit certains aspects de la courbure de l'espace-temps) est égale à la quantité T (qui décrit certains aspects du contenu en matière). Page de suivi de traduction   ---   Mettre à jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) ces informations. Selon la relativité générale, l'attraction gravitationnelle que l'on observe entre les masses est provoquée par une déformation de l'espace et du temps par ces masses. Quand ce terme est présent, l'espace vide agit comme une source de gravitation attractive, ou répulsive, selon le signe qu'on lui donne. Paradoxalement, ce sont les débats stériles qui se reproduisent le plus. Sa prédiction était alors fausse par un facteur 2 : le calcul correct nécessite la formulation complète de la théorie de la relativité générale, et non simplement le principe d'équivalence[9]. Mais en 1974, cette perte d'énergie a été observée dans un pulsar binaire (PSR 1913+16). Il y a des candidats prometteurs pour une telle théorie de la gravitation quantique : en particulier les diverses variations de théorie des cordes et de théorie des supercordes ou encore la gravitation quantique à boucles. En supposant que la Terre soit une sphère parfaite, une géodésique serait alors un arc de grand cercle, comme un méridien ou l'équateur. Cependant, certaines théories adoptées jusqu'alors n'étaient pas cohérentes avec ces concepts : un exemple majeur était la théorie de la gravitation de Newton, qui décrit l'attraction mutuelle entre deux corps due à leurs masses. De façon plus précise, elle est due à une propriété bien définie des objets matériels : leur masse. Par exemple, si la lumière d'un objet très éloigné, et suffisamment brillant, comme un quasar, passe à côté d'une galaxie massive, elle est défléchie vers un observateur sur la Terre, et simultanément, elle peut passer de l'autre côté de la même galaxie, et être défléchie en sens inverse, atteignant ainsi l'observateur d'une direction légèrement différente. Et certes, les effets gravitationnels d'une pomme sur un autre corps sont totalement négligeables par rapport à ceux qu'exerce la Terre. Dans le cas d'un pulsar double, la relativité générale prédit des déviations caractéristiques du rythme de ces impulsions. Des centaines de fois la masse de la Terre en or et platine, Page générée en 0.022 seconde(s) - site hébergé chez Amen, (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a...), (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...), (Une sonde spatiale est un vaisseau spatial non habité envoyé par l'homme pour...), (La mission Cassini-Huygens est une mission spatiale automatique réalisée en collaboration par le...), (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...), (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des...), (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...), (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...), (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...), (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...), (La gravitation est le phénomène d'interaction physique qui cause l'attraction...), (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de...), (Albert Einstein (né le 14 mars 1879 à Ulm, Wurtemberg, et mort le...), (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...), (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...), (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps...), (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...), (Une lentille est un élément, traditionnellement en verre, destiné à faire converger ou diverger...), (La dilatation est l'expansion du volume d'un corps occasionné par son réchauffement,...), (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...), (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...), (LIGO (pour Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) est un projet...), (Geo était une marque de voiture qui appartenait à General Motors. Polycopié de relativité générale Luc Blanchet Il a été chargé de recherches au Département d’Astrophysique Relativiste et de Cosmologie (DARC) à l’Observatoire de Meudon, et est depuis 2008 Directeur de Recherche de 1ère classe au Groupe de Gravitation et Cosmologie (GReCO) à l’Institut d’Astrophysique de Paris Une analogie plus profonde relie les forces de marée à la propriété des surfaces que l'on appelle courbure. C'est le fondement de la compréhension actuelle des trous noirs, qui sont des régions où l'attraction gravitationnelle devient tellement intense que la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) elle-même ne peut pas s'en échapper. Ces singularités sont des lignes ou des surfaces dans l'espace-temps où la géométrie perd sa signification, avec la conséquence que la relativité générale y perd son pouvoir de prédiction. La relativité relie entre elles la masse, l'énergie et la quantité de mouvement. Selon la relativité générale, l'attraction gravitationnelle que l'on observe entre les masses est provoquée par une déformation de l'espace et du temps par ces masses. Une Introduction, pas trop débile, à la Relativité Générale . Pour des étoiles ordinaires comme le Soleil, la perte de masse serait trop faible pour être détectable. En relativité restreinte, l'énergie est très liée avec la quantité de mouvement, que l'on nomme encore impulsion ou moment linéaire. Mais en présence d'effets de marée, cela ne sera pas le cas en relativité générale en général. Ceci est devenu possible notamment grâce aux observations de précision des pulsars binaires. En été 1912, inspiré par cette analogie, Einstein a recherché une formulation géométrique de la gravitation[11]. Il y a eu quelques propositions controversées pour court-circuiter le besoin d'introduire ces formes énigmatiques de matière et d'énergie, en modifiant les lois régissant la gravitation et la dynamique de l'expansion de l'Univers, par exemple une dynamique newtonienne modifiée[53]. À la limite, l'objet peut apparaître sous la forme d'un arc de cercle (anneau d'Einstein). Une application particulièrement intéressante est l'observation à grand champ, où les masses formant la lentille sont réparties sur une fraction significative de l'univers observable, ce qui peut être utilisé pour obtenir des informations concernant les propriétés à grande échelle et l'évolution de notre cosmos[37]. Relativité générale pour débutants. Introduction à la relativité restreinte. En présence de gravitation, l'espace-temps est courbé, c'est-à-dire qu'il n'est plus un espace de Minkowski, qui est un analogue à 4 dimensions du plan d'Euclide, mais c'est un espace plus général, décrit par un analogue de la géométrie de Riemann. RG est une théorie métrique de la gravité. La dernière modification de cette page a été faite le 7 août 2020 à 22:37. Plus précisément, les calculs d'Einstein, décrits dans, Cet effet est une conséquence de la seule relativité restreinte, quel que soit le moteur de l'accélération : dans les deux situations, le décalage en fréquence se décrit comme un. Définitions de Introduction à la relativité générale, synonymes, antonymes, dérivés de Introduction à la relativité générale, dictionnaire analogique de Introduction à la relativité générale (français) De plus, il existe des théorèmes sur les singularités de Stephen Hawking et de Roger Penrose, qui expriment la nécessité de ce type de singularité dans un univers soumis aux lois de la relativité générale, en l'absence de toute modification quantique. Mais la chaise lui applique une force externe sous les fesses, qui l'empêche de suivre cette tendance. Après avoir réalisé la validité de cette analogie géométrique, il a fallu trois ans à Einstein pour mettre au point les fondations de sa théorie : les équations qui relient la masse de la matière à la courbure de l'espace-temps. Une surface sphérique comme celle de la Terre donne un exemple simple. La recherche d'une version quantique de la relativité générale aborde l'une des questions ouvertes les plus fondamentales de la physique. La relativité générale a de grands succès en donnant un cadre pour des modèles précis décrivant un ensemble impressionnant de phénomènes physiques. En particulier, elle ne répond pas à la simple question : qu'est-ce qui empêche les habitants des antipodes de tomber de la Terre ? Les simples coordonnées ne sont donc pas suffisantes pour décrire la géométrie d'une surface sphérique, ou a fortiori la géométrie d'un espace ou espace-temps plus compliqué. En relativité générale, la métrique de l'espace-temps et le tenseur de courbure de Riemann sont des quantités définies en chaque point de l'espace-temps. Dans un tel système, une des étoiles est un pulsar. Cours d'introduction à la relativité générale Ce cours, donné à une promotion de M1 recherche de l'université de Savoie en janvier/février 2013, présente les bases de la relativité générale. Ici, E représente l'énergie du corps, m sa masse, et c la vitesse de la lumière (299 792 458 m/s). Il en a fait la pierre angulaire de sa théorie de la relativité générale, qu'il a formalisée dans le principe d'équivalence. aTylor, Wheeler space-time physics 1966 : unique pour ses explication par les illustrations. Par exemple, sur un plan, des droites parallèles ne se rencontrent jamais, contrairement à ce qui se passe pour les géodésiques sur la Terre : deux méridiens sont parallèles entre eux au niveau de l'équateur, puisqu'ils le coupent tous deux à angle droit. La matière tombant sur un objet compact est l'un des mécanismes les plus efficaces pour émettre de l'énergie sous forme de rayonnement électromagnétique, et la matière tombant sur des trous noirs passe pour l'un des phénomènes astronomiques les plus brillants. Aurait-on découvert la matière cachée de l'Univers ? Les objets tombent sur le plancher parce que la cabine repose sur la Terre et que ces objets sont attirés par la gravitation ; Les objets tombent sur le plancher parce que la cabine est emportée par une fusée dans l'espace qui accélère à 9,81 m/s, les forces fictives sont toujours proportionnelles à la, la force ressentie par un objet dans un champ de gravitation est toujours proportionnelle à sa. La relativite generale est quelquefois consideree comme la plus importante creation in- tellectuelle jamais realisee par un seul homme: Albert Einstein. D'autre part, il existe des trous noirs supermassifs, dont la masse peut varier du million au milliard de masses solaires, au centre de la plupart des galaxies, et ils jouent un rôle clef dans les modèles actuels de la formation des galaxies au cours des milliards d'années[45]. Présentation des notions mathématiques nécessaires à la compréhension de la théorie de la relativité et des tests expérimentaux qui la confirment. Ce genre de variation de force est responsable, dans le cadre de la loi de Newton, des marées sur les océans terrestres, d'où l'utilisation de l'expression effet de « marée » pour ce phénomène. Ce serait aussi « la première preuve directe de l’existence des trous noirs », affirme Thibault Damour, physicien théoricien français[43]. La relativité générale prédit aussi de nouveaux effets de la gravitation, tels que les ondes gravitationnelles, les effets de lentille optique gravitationnelle et l'effet de la gravitation sur le temps, connu sous le nom de dilatation gravitationnelle du temps. Au moyen de cette géométrie de Riemann, Einstein a formulé une description de la gravitation dans laquelle l'espace-temps de Minkowski – qui peut être considéré comme plat – est remplacé par un espace-temps courbé, exactement comme les surfaces courbes sont une généralisation de la surface plane ordinaire[13]. Plus concrètement, elles sont formulées en termes de géométrie de Riemann, où les propriétés d'un espace (ici, d'un espace-temps) sont décrites par une quantité nommée métrique. La relativité générale est devenue un outil essentiel de l'astrophysique moderne. Une manifestation plus élémentaire du même effet implique deux corps tombant l'un à côté de l'autre vers la Terre. L'effet sur les couleurs est extrêmement exagéré sur la figure. Alors que le principe d'équivalence fait encore partie des exposés modernes sur la relativité générale, il y a des nuances entre la version moderne et le concept original d'Einstein, cf. 2- Relati v ité R estreinte. = En conséquence, il y a une composante de mouvement de chaque corps dirigée vers l'autre (voir figure). Re : Une introduction atypique à la Relativité Générale, premier volet, la pesanteur Bon je trouve la présentation d'Amanuensis tout à fait juste dans le principe. La relativité générale prédit aussi de nouveaux effets de la gravitation, tels les ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) gravitationnelles, les effets de lentille optique (Une lentille est un élément, traditionnellement en verre, destiné à faire converger ou diverger...) gravitationnelle et l'effet de la gravitation sur le temps, connu sous le nom de dilatation (La dilatation est l'expansion du volume d'un corps occasionné par son réchauffement,...) gravitationnelle du temps. En l'absence de gravitation, et bien sûr d'autres forces, une particule test se déplace en ligne droite à vitesse constante. Enrico Fermi Institute and department of Physics. La relativité générale est une théorie de la gravitation qui a été développée par Albert Einstein entre 1907 et 1915. D'autres tests de la relativité générale comprennent des mesures de précision de l'effet Shapiro, ou retard gravitationnel de la lumière, la dernière mesure ayant été faite avec la sonde spatiale Cassini-Huygens. Deux chapitres donnent les éléments essentiels sur le calcul tensoriel et la théorie des espaces de Riemann. Supposons que sur ce vaisseau, il y ait deux observateurs placés l'un plus haut que l'autre. Mais il y a des différences cruciales entre elles et les lignes d'univers droites de la relativité restreinte. R.Penrose Les lois de la physique , chapitre sur la physique : livre de vulgarisation, mais passionnant, d'une justesse extrème, et très pédagogique. Pour les surfaces, la généralisation de la géométrie du plan – une surface plate – à la géométrie de surfaces courbées avait été décrite au début du XIXe siècle par Carl Friedrich Gauss. Après avoir réussi à écrire ces relations, que l'on connaît depuis sous le nom d'équations d'Einstein ou, plus précisément, ses équations du champ de gravitation, il présente sa nouvelle théorie de la gravitation au cours de plusieurs séances de l'Académie des sciences de Prusse à la fin de l'année 1915[14]. On dit que l'univers est globalement homogène et isotrope. Beaucoup de ces prédictions ont été confirmées par l'expérience, tandis que d'autres sont encore le sujet de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) en progrès. Pour comprendre les idées de base de la théorie, il est instructif de suivre le déroulement de la pensée d'Einstein de 1907 à 1915, depuis sa simple expérience de pensée impliquant un observateur en chute libre, jusqu'à sa théorie complètement géométrique de la gravitation[1]. uchicago. Ces deux corps ne tombent pas exactement dans la même direction, mais convergent sur un point unique dans l'espace : le centre (de gravité) de la Terre. D'autre part, il reste beaucoup de questions encore ouvertes, et intéressantes : en particulier la théorie dans son ensemble est presque certainement incomplète[51]. Ce décalage de fréquence correspond à une dilatation du temps gravitationnelle : comme l'observateur du haut constate que la même lumière vibre plus lentement, c'est que son horloge tourne plus vite. Pour prendre une analogie, la géodésie[16] est l'art de mesurer les distances et les formes sur la Terre. Il existe une ambiguïté dans les équations d'Einstein, où l'on peut ajouter un terme appelé constante cosmologique, qui n'a d'effet qu'à très grande distance. Cette Introduction à la relativité générale est conçue de façon à apporter au lecteur, de façon simplifiée, toutes les notions mathématiques nécessaires pour comprendre cette théorie. Relativité générale (2016) Introduction to general relativity, black holes, and cosmology (2015) Equations of Motion in Relativistic Gravity (2015) Relativité générale et astrophysique (2015) Data 2/12 data.bnf.fr. Cependant, il faut noter qu'il ne s'agit plus ici de la masse globale d'un corps mais de la répartition locale des quantités physiques dont on a besoin, sous une forme analogue à celle de densités. Sciences > Introduction à la Relativité Générale - Table des matières suivant: L'espace-temps de la relativité monter: Introduction à la relativité générale Cette description, à son tour, avait été étendue à des espaces à plusieurs dimensions dans un formalisme présenté par Bernhard Riemann dans les années 1850. On a détecté indirectement l'existence des ondes gravitationnelles en observant certaines étoiles binaires. Comme il a déjà été dit à la section précédente, le contenu en matière de l'espace-temps définit une autre quantité, le tenseur d'énergie-impulsion, T. Le principe selon lequel l'espace-temps régit le mouvement de la matière et la matière régit la courbure de l'espace implique que ces quantités doivent être liées entre elle. L'exemple idéal est celui de la pomme légendaire que Newton vit tomber d'un arbre, ce qui lui donna l'idée que tous les corps étaient soumis à la gravitation. Une autre raison découle de ce qui est connu comme le théorème de calvitie, qui énonce qu'un trou noir ne dépend que de trois choses : sa masse, sa charge électrique et sa rotation, et non d'autres paramètres individuels divers. Si par exemple, à la même distance de la Terre, on lâche deux objets immobiles au même instant, ils vont tomber vers le centre de la Terre, et par suite vont se rapprocher l'un de l'autre (voir figure)[17].
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