Espace-tempsEn physique, l'espace-temps est une représentation mathématique de l'espace et du temps comme deux notions inséparables et s'influençant l'une l'autre. En réalité, ce sont deux versions (vues sous un angle différent) d'une même entité. Cette conception de l'espace et du temps est l'un des grands bouleversements survenus au début du dans le domaine de la physique, mais aussi pour la philosophie. Elle est apparue avec la relativité restreinte et sa représentation géométrique qu'est l'espace de Minkowski ; son importance a été renforcée par la relativité générale.
Diagramme de Minkowskivignette|droite|Diagramme de Minkowski représentant un événement E avec ses coordonnées d'espace-temps (x,ct) dans un référentiel R, et celles (x', ct') dans un référentiel R' en déplacement par rapport au premier à la vitesse v ; ainsi qu'un des axes du cône de lumière, en rouge. L'unité des graduations sur les axes de R' sont notées 1' sur chacun. Le diagramme de Minkowski est une représentation de l'espace-temps développée en 1908 par Hermann Minkowski, permettant une visualisation des propriétés dans la théorie de la relativité restreinte.
Cône de lumièreredresse=1.25|vignette|Le cône de lumière centré sur un événement. En physique, le cône de lumière est une notion fondamentale de la théorie de la relativité, permettant à partir d'un événement la distinction entre les événements passés, les événements futurs et les événements inaccessibles (dans le passé comme dans le futur). Le cône de lumière est ainsi désigné à la suite de Hermann Minkowski (-). Mathématiquement, un cône de lumière est un .
Trou de vervignette|Exemple de trou de ver dans une métrique de Schwarzschild, tel qu'il serait vu par un observateur ayant franchi l'horizon du trou noir. La région d'où vient l'observateur est située à droite de l'image. Mise à part la région située près de l'ombre du trou noir, les effets de décalage vers le rouge gravitationnel rendent le fond du ciel très sombre. Celui-ci est en revanche très lumineux dans la seconde région, visible une fois l'horizon passé.
Univers d'EinsteinL' est le premier modèle cosmologique fondé sur la théorie de la relativité générale découverte par Albert Einstein en 1915. Le modèle a été proposé par Einstein lui-même en 1917, mais a été abandonné à la suite de la découverte de l'expansion de l'Univers. L'Univers ainsi modélisé est statique et fermé, de courbure positive, dont la géométrie est celle d'une hypersphère, contenant une distribution homogène et isotrope de poussière de densité d'énergie propre , ainsi qu'une constante cosmologique , telle que : où est la constante de Newton et est la vitesse de la lumière dans le vide.
Singularité de SchwarzschildLa singularité de Schwarzschild est le comportement divergent de la métrique de Schwarzschild quand . Il ne faut pas la confondre avec la singularité gravitationnelle d'un trou noir. Cette singularité n'est qu'apparente : elle se manifeste dans l'expression classique de cette métrique, mais pas dans d'autres. On considère donc que c'est une singularité mathématique pour la métrique classique de Schwarzschild, mais que ce n'est pas une singularité physique.
Univers de de SitterEn cosmologie, l'univers de de Sitter () est un modèle cosmologique dans lequel la seule contribution à la densité d'énergie provient de la constante cosmologique. C'est une solution exacte des équations de la relativité générale correspondant physiquement à un univers homogène, isotrope, vide de matière mais rempli d'une constante cosmologique positive et notée ici . C'est un espace de courbure positive (valant ) bien que sa courbure spatiale puisse être quelconque. Il porte le nom du physicien Willem de Sitter.
Métrique (physique)En relativité restreinte et en relativité générale, une métrique est un invariant relativiste infinitésimal ayant la dimension d'une longueur. Mathématiquement, il s'agit d'un tenseur métrique relatif à la variété différentielle représentant l'espace-temps physique. En relativité générale, une métrique dans un référentiel contient toutes les informations sur la gravitation telle qu'elle y est perçue. Une métrique d'espace-temps s'exprime sous la forme d'une somme algébrique de carrés de formes différentielles linéaires.
Asymptotically flat spacetimeAn asymptotically flat spacetime is a Lorentzian manifold in which, roughly speaking, the curvature vanishes at large distances from some region, so that at large distances, the geometry becomes indistinguishable from that of Minkowski spacetime. While this notion makes sense for any Lorentzian manifold, it is most often applied to a spacetime standing as a solution to the field equations of some metric theory of gravitation, particularly general relativity.
Micro-trou noirLes micro-trous noirs sont de minuscules trous noirs hypothétiques, également appelés trous noirs quantiques ou mini-trous noirs, pour lesquels les effets liés à la mécanique quantique jouent un rôle important. Il est possible que de tels trous noirs quantiques aient été créés dans l'environnement très dense de l'univers primordial, ou au cours de transitions de phases ultérieures : on parle dans ce cas de trous noirs primordiaux. Ils pourraient être détectés prochainement par les astrophysiciens, grâce aux particules qu'ils devraient émettre par rayonnement de Hawking.
Âge de l'UniversL’âge de l'Univers représente la durée écoulée depuis le Big Bang, c'est-à-dire la phase dense et chaude de l'histoire de l'univers. Ce terme ne préjuge pas que l'univers soit d'un âge fini, son état antérieur au Big Bang (s'il existe) étant au impossible à théoriser car la physique moderne n'a pas de modèle pour décrire le comportement de la matière à si haute température et dans une gravité aussi intense qu'au moment du Big Bang. L'âge de l'Univers peut s'évaluer par plusieurs méthodes plus ou moins directes, qui convergent vers une valeur de l'ordre de d'années.
Hermann MinkowskiHermann Minkowski, né à Alexotas (alors en Russie, dans le Gouvernement de Suwałki, et aujourd'hui en Lituanie) le et mort à Göttingen le , est un mathématicien et un physicien théoricien allemand. Hermann Minkowski naît le à Alexotas près de Kaunas dans une famille juive. Il est le cadet des trois enfants de Lewin Minkowski et de son épouse Rachel, née Raubmann. En , les Minkowski quittent Alexotas pour Königsberg. Minkowski y passe le reste de son enfance.
Rayon de SchwarzschildEn physique et en astronomie, le rayon de Schwarzschild est le rayon de l'horizon d'un trou noir de Schwarzschild, lequel est un trou noir dont la charge électrique et le moment cinétique sont nuls. Cela signifie qu'en dessous de ce rayon tous les photons (circulant à la vitesse de la lumière) ont (en oubliant qu'on est dans un cadre relativiste) des trajectoires elliptiques et ne peuvent s'échapper. Par extension, c'est une longueur intervenant dans la description relativiste du champ gravitationnel créé par une distribution de masse à symétrie sphérique.
Destin de l'Universvignette|alt=Une animation du comportement supposé d'un Big Crunch.|Une animation du comportement supposé d'un Big Crunch. La question du destin de l'Univers fait partie des questions fondamentales de la cosmologie. Elle a trait à l'évolution future de l'expansion de l'Univers. Pendant longtemps elle a été focalisée sur la question de savoir si l'expansion observée actuellement se poursuivrait indéfiniment, ou bien s'interromprait pour laisser place à une phase de contraction menant au Big Crunch, un effondrement général de l'Univers, analogiquement inverse du Big Bang.
Roger PenroseRoger Penrose, né le à Colchester, est un mathématicien, cosmologiste et philosophe des sciences britannique. Il enseigne les mathématiques au Birkbeck College de Londres où il élabore la théorie décrivant l'effondrement des étoiles sur elles-mêmes, entre 1964 et 1973, et où il rencontre le célèbre physicien Stephen Hawking. Ils travaillent alors à une théorie de l'origine de l'univers, Penrose apportant sa contribution mathématique à la théorie de la relativité générale appliquée à la cosmologie et à l'étude des trous noirs.
Trou noir de KerrEn astrophysique, un trou noir de Kerr, ainsi désigné en l'honneur du mathématicien néozélandais Roy Kerr, est, par définition, un trou noir : de masse strictement positive : ; dont le moment cinétique n'est pas nul : , c'est-à-dire qui est en rotation axiale ; dont la charge électrique est nulle . D'après la conjecture de calvitie, proposée par John Wheeler, il est un des quatre types théoriques de trous noirs.
Trou noir supermassifvignette|En haut : vue d'artiste d’un trou noir supermassif absorbant la matière environnante. En bas : images supposées d'un trou noir dévorant une étoile dans la galaxie . Photo en avec le télescope Chandra à gauche ; photo optique prise par le VLT de l'ESO à droite. Un trou noir supermassif (TNSM) est un trou noir dont la masse est de l'ordre d'un million de masses solaires ou plus. Il constitue l’un des quatre types de trous noirs avec les trous noirs primordiaux, les trous noirs stellaires, les trous noirs intermédiaires.
Astronomie gravitationnellevignette|La chambre de contrôle de l'interféromètre LIGO, spécialisé dans la détection des ondes gravitationnelles. L’astronomie gravitationnelle, ou astronomie des ondes gravitationnelles, est la branche de l'astronomie qui observe les objets célestes grâce aux ondes gravitationnelles. Les ondes gravitationnelles sont tout d'abord par Albert Einstein lorsqu'il établit la théorie de la relativité générale, nouvelle théorie décrivant la gravitation en remplacement de la théorie établie par Isaac Newton au .
Static spacetimeIn general relativity, a spacetime is said to be static if it does not change over time and is also irrotational. It is a special case of a stationary spacetime, which is the geometry of a stationary spacetime that does not change in time but can rotate. Thus, the Kerr solution provides an example of a stationary spacetime that is not static; the non-rotating Schwarzschild solution is an example that is static. Formally, a spacetime is static if it admits a global, non-vanishing, timelike Killing vector field which is irrotational, i.
Trou noir primordialUn trou noir primordial est un type de trou noir hypothétique formé à l'époque de l'univers primordial dans les régions extrêmement denses. Dans les premiers instants de l'Univers selon la théorie du Big Bang, la pression et la température étaient si élevées que de simples fluctuations de densité de la matière suffisaient pour donner naissance à un trou noir. Alors que la plupart des régions de hautes densités ont été dispersées dans l'expansion qui a suivi, les trous noirs primordiaux sont restés stables, et seraient encore présents aujourd'hui.
