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Concept
Gravité de surface
Résumé
En astronomie, la gravité de surface est l'intensité du champ gravitationnel à la surface d'un objet astrophysique (planète, étoile ou autre). Ce concept est également utilisé, quoique de façon légèrement différente, dans la physique des trous noirs où il règle la vitesse à laquelle le champ gravitationnel au sens classique du terme diverge à l'approche de la surface du trou noir, c'est-à-dire de son horizon.
En physique stellaire et substellaire (naines brunes, exoplanètes massives), l'usage est d'utiliser le logarithme décimal de la valeur exprimée dans le système CGS (cm/s2).
Dans le cadre de la mécanique classique, la gravité de surface est donnée par la formule habituelle du champ gravitationnel d'un objet sphérique, à savoir :
où :
est la constante de gravitation ;
est la masse de l'objet considéré ;
est son rayon, l'objet étant considéré à peu près sphérique ;
est le paramètre gravitationnel standard associé à la masse de l'objet : .
Dans le cadre de la physique des trous noirs, il est possible de définir un analogue du concept de gravité de surface. Il faut cependant prendre garde au fait qu'un trou noir peut être presque par définition considéré comme un objet à la « surface » duquel (c'est-à-dire au niveau de son horizon) le champ gravitationnel est infini. Il existe cependant une autre quantité qui diverge à mesure que l'on s'approche de l'horizon d'un trou noir : il s'agit du décalage vers le rouge d'origine gravitationnelle que subissent les signaux émis depuis cette zone. Dans ce cadre-là, on définit la gravité de surface d'un trou noir par la limite du rapport entre l'intensité du champ gravitationnel au décalage vers le rouge causé par le trou noir. On peut alors montrer que cette quantité reste finie quand on approche l'horizon, et que dans le cas le plus simple d'un trou noir de Schwarzschild, sa valeur est égale à celle que l'on déduirait naïvement dans un traitement newtonien, c'est-à-dire qu'elle vaut à nouveau G M / R.
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