GRAVITATION ET ASTROPHYSIQUE

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Médias de l’article

Max Born

Max Born
Crédits : ullstein bild/ Getty Images

photographie

Lord Kelvin

Lord Kelvin
Crédits : Herbert Barraud/ Getty Images

photographie

Julius Robert Oppenheimer

Julius Robert Oppenheimer
Crédits : Keystone/ Getty Images

photographie


Équilibre gravitationnel et relaxation de l'énergie dans les étoiles

Après la percée décisive que constituait la mesure de G, l'interprétation physique des phénomènes gravitationnels progressa peu durant près d'un siècle, si l'on excepte quelques spéculations audacieuses qui préfiguraient la théorie moderne des trous noirs : John Michell lui-même, dès 1784, puis Pierre Simon de Laplace, en 1796, montrèrent qu'un corps suffisamment massif et compact pourrait avoir un champ gravitationnel assez intense pour empêcher même la lumière d'échapper à son attraction. Pour qu'un projectile puisse s'échapper dans l'espace à partir de la surface d'un corps sphérique de rayon R et de masse M, sa vélocité initiale v devrait être telle que son énergie cinétique par unité de masse, v2/2, dépasse l'énergie gravitationnelle correspondante, GM/R. Si l'on admet la représentation de la lumière en termes de corpuscules émis avec la vitesse c et soumis à la mécanique newtonienne, on en déduit qu'elle ne pourra pas être émise à partir d'un tel corps de masse M et de rayon R à moins que R n'excède une valeur critique (appelée « rayon de Schwarzschild ») égale à 2 GM/c2 (pour un corps ayant la densité du Soleil, le rayon critique est du même ordre de grandeur que le diamètre de l'orbite de la Terre). Toutefois, il était prématuré à cette époque de spéculer sur l'existence de tels corps célestes invisibles, car cela soulevait des questions insolubles avant le développement, au cours du xxe siècle, des théories relativistes de la gravitation. À cette époque, les théories mathématiques progressaient considérablement grâce à différents chercheurs, notamment d'Alembert et Laplace, qui rendirent possible la reformulation de la loi newtonienne de la pesanteur dans le langage de la mécanique du continu. Dans ce formalisme, la loi originelle (1) de l'inverse du carré de la distance se trouve remplacée par l'équation de Poisson (1813), qui relie le potentiel du champ gravitationnel U à la densité de matière de la source ρ par la relation :

où ∇2 [...]


1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 14 pages



Écrit par :

  • : membre de la Royal Society de Londres, maître de recherche au C.N.R.S., responsable de l'astrophysique relativiste à l'Observatoire de Paris

Classification

Voir aussi

Pour citer l’article

Brandon CARTER, « GRAVITATION ET ASTROPHYSIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 10 octobre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/gravitation-et-astrophysique/