Relativité
La relativité générale nous provient d'Albert Einstein. Ce qui était la théorie de la gravitation universelle dans la mécanique classique correspond à la courbure de l'espace-temps dans la théorie de la relativité.
1. Notion d'espace-temps
La théorie de la relativité est une théorie complexe. Elle est difficile à comprendre, c'est pourquoi nous présentons ici que la partie de celle-ci qui s'applique aux trous noirs.
Fondamentalement, la vitesse de la lumière est invariable par rapport au mouvement de la source ou de l'observateur. Mais, on sait qu'un faisceau lumineux suivra une trajectoire courbe sous l'effet de la gravité, notamment celle des trous noirs. Par contre, un faisceau lumineux suit toujours le parcours le plus court entre deux points. Ainsi, pour que le faisceau puisse être courbé, il doit y avoir une déformation de l'espace-temps. C'est le champ gravitationnel qui produit la déformation de l'espace-temps. Plus l'objet a un champ gravitationnel élevé plus grande est la déformation de l'espace-temps. Illustrer ce concept n'est pas facile car cela implique un Univers à quatre dimensions. Voici quand même une représentation en 3D pour vous aider à comprendre ce qu'est l'espace-temps et comment le champ gravitationnel peut le déformer.
On voit ici deux déformations de l'espace-temps. La première implique une étoile ordinaire, tandis que la deuxième implique une étoile à neutrons, laquelle a un champ gravitationnel plus grand. La déformation de l'espace-temps est donc plus prononcée.
2. L'espace-temps et les trous noirs
L'espace-temps permet d'expliquer le comportement assez inusité des objets autour du trou noir. Le trou noir a une densité si élevée que son champ gravitationnel déforme l'espace-temps à l'infini. Cette région au centre du trou noir est nommée La singularité. Une représentation pourrait donner ceci :
Un trou noir déformant l'espace-temps.
Présentement, les physiciens tentent de découvrir une loi universelle qui unifierait la mécanique quantique et la relativité générale.