Un trou noir est une entité invisible dans l'espace avec une attraction gravitationnelle si forte que la lumière ne peut pas s'échapper. Les trous noirs sont autrefois des étoiles « ordinaires » qui ont brûlé ou ont été compressées. L'attraction est forte en raison de l'espace minuscule dans lequel toute la masse de l'étoile est venue occuper. leur taille peut varier d'un atome à la taille de plus de 4 millions de soleils de la Terre.
Un projet scientifique sur les trous noirs est un excellent moyen pour les étudiants de se familiariser à la fois avec un phénomène physique fascinant et très célèbre (bien que mal compris). En tant que tel, c'est aussi un excellent moyen pour les enfants d'apprendre à expliquer les choses à leurs pairs; après tout, enseigner, c'est faire.
Attraction gravitationnelle: préparation
La gravité d'un trou noir dépend de la masse et de la distance de l'objet. Les trous noirs ont de forts champs gravitationnels; cependant, les objets doivent être à des centaines de kilomètres pour être affectés. La bille magnétique représente un morceau de matière spatiale qui orbitera autour du trou noir s'il s'en rapproche trop.
- Achetez deux feuilles de carton mousse ou des panneaux noirs (11 pouces sur 17 pouces est une bonne taille), un aimant cylindrique puissant, une bille magnétique et un plateau ou une serviette.
- Découpez quatre à six trous dans la planche de la même taille que l'aimant cylindrique.
- Placez l'aimant dans l'un des trous et placez un morceau de ruban adhésif sur le trou pour le fixer.
- Recouvrez le carton mousse avec le deuxième morceau de carton pour que la surface apparaisse uniforme.
- Placez le plateau ou une serviette sous la planche pour contenir le marbre.
Traction gravitationnelle: expérience
Rouler le marbre sur le panneau de mousse. Lorsqu'il s'approche de l'aimant caché ou du trou noir, sa trajectoire change. L'aimant représente l'attraction de la gravité, mais notez que la gravité est une force beaucoup plus faible que l'attraction magnétique et ne devient perceptible qu'avec des objets de la taille d'une planète ou plus gros. Selon la distance entre la bille et l'aimant caché, vous remarquerez des résultats différents.
Expérience du trou noir: préparation
Les étoiles combattent constamment les effets de la fusion, de la pression et de la gravité. De grandes quantités de masse permettent à une étoile d'effondrer un corps en un point. La gravité finira par submerger l'étoile et l'état final de l'effondrement d'une étoile est déterminé par la masse d'origine de l'étoile.
Ce projet de physique sur les trous noirs explore l'état final d'une étoile. Rassemblez plusieurs ballons, trois feuilles de papier d'aluminium de 12 à 14 pouces par ballon, un objet pointu et des bouchons d'oreille ou des cache-oreilles.
Expérience du trou noir: principes
- Gonflez les ballons et attachez les extrémités. Couvrir les ballons avec au moins deux couches de papier d'aluminium. Ces ballons représentent des étoiles.
- Poussez sur la surface des ballons couverts avec vos mains. Les étoiles ne s'effondreront pas car la force extérieure générée par la fusion à l'intérieur de l'étoile équilibre la gravité vers l'intérieur.
- Lorsqu'une véritable étoile n'a plus de carburant de cœur, elle peut s'effondrer. Mettez des protections auditives et faites éclater les ballons pour éliminer la pression d'air à l'intérieur. Assurez-vous que la feuille conserve sa forme. L'étoile est à court de carburant dans son noyau, et la fusion ne génère plus assez de chaleur et de pression pour empêcher l'effondrement.
- Réduisez l'étoile du ballon avec vos mains. L'attraction gravitationnelle représentée par vos mains fait s'effondrer l'étoile et crée un trou noir.
Détection des trous noirs
Comment les scientifiques savent-ils même qu'il y a des trous dans le dos, étant donné qu'ils sont invisibles? Bien sûr, ils sont grands et présentent de forts champs gravitationnels, mais ils sont loin.
Les scientifiques sont capables de détecter les effets de la forte gravité d'un trou noir sur les étoiles et les gaz voisins. Si une étoile orbite autour d'un locus spécifique, les scientifiques peuvent examiner les propriétés cinétiques de cette étoile pour découvrir si un trou noir pourrait être au centre de l'orbite.
Lorsqu'un trou noir et une étoile orbitent près l'un de l'autre, une lumière à haute énergie est produite. Les instruments scientifiques peuvent voir cette lumière à haute énergie.