Trous-Noirs | Dr. Goulu

La quantité excessive de matière dans l'univers pourrait-elle être des trous noirs au lieu de matière noire ?

Wed, 26 Feb 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

oui mais non. :

… les auraient pu être de bons candidats. Certains d’entre eux pourraient atteindre une masse de plusieurs millions, voire de plusieurs milliards de (notamment les , au centre des galaxies). Cependant, il faudrait, dans une galaxie, près d’un million de trous noirs d’une telle masse pour combler ce manque de matière ; un nombre trop important au vu des conséquences sur les étoiles à proximité d’un trou noir. En effet, les trous noirs traversent par moments le disque galactique et perturbent le mouvement des étoiles. Avec un tel nombre de trous noirs, les mouvements de ces étoiles seraient fortement amplifiés, ce qui rendrait le disque galactique bien plus épais que ce qui est observé actuellement.

Restent les trous noirs stellaires (de l’ordre de quelques masses solaires), difficilement détectables, et les trous noirs de quelques dizaines ou centaines de masses solaires, dont la nature de la formation reste encore mystérieuse. Dans tous les cas, la piste des trous noirs comme étant la fameuse matière noire a été délaissée, et les astronomes se sont penchés sur une autre forme de matière, non baryonique. En 2019, des mesures tirant parti de la présence de la sonde en dehors de l’ ont permis de montrer que les d’une masse inférieure à 10^17 g ne peuvent représenter s’ils existent qu’au plus 0,1% de la matière noire présente dans la .

À partir de quelle taille un trou noir créé en laboratoire deviendrait-il dangereux ?

Sat, 22 Feb 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

On est totalement incapables de créer un trou noir, même microscopique.

Et quand on y arrivera, il s’évaporera en une fraction de seconde en dégageant l’énergie bien connue e=mc2. Avec m = quelques grammes, le labo n’y survivra pas.

Si vous avez peur delà que le trou noir “aspire” la Terre, il faudrait qu’il fasse plusieurs tonnes pour qu’il s’évapore moins vite qu’il n’absorbe de la matière.

Encore une fois, on a aucune idée de comment faire ça, et encore moins les moyens de le faire.

Quels équipements et connaissances sont nécessaires pour pouvoir observer des trous noirs ?

Sun, 09 Feb 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

L’ est largement indirecte, notamment via des télescopes à rayons X , donc forcément en orbite, comme . Ou via les ondes gravitationnelles qui nécessitent des installations incroyables comme .

Directement, la première image d’un trou noir ( ) a été produite en 2019 par en utilisant des radiotélescopes répartis sur toute la Terre.

Il faut des équipes partageant des connaissances très pointues dans presque tous les domaines de la physique pour construire ces instruments et exploiter leurs résultats.

Est-ce que l'effet de lentille gravitationnelle se produit avec n'importe quel corps massif, aussi bien le corps humain qu'un trou noir ?

Thu, 06 Feb 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Oui.

L’angle de déviation de la lumière vaut approximativement $\alpha = \frac{4GM}{c^2b}$ , avec:

M la masse
G la
c qu’on a plus besoin de présenter
et b le , égal à la distance à laquelle serait passé la lumière de la masse (ponctuelle) si elle avait été tout droit.

Dans mon cas ( M=100 kg, et assez ponctuel … ), j’ai l’honneur de dévier la lumière qui me frôle à un micron de

alpha = 41006.67430E-11/(299792458^2*1E-6) = 3E-19 radians

et donc de provoquer une lentille gravitationnelle à une distance de 2E-6/3E-19 soit 6.66 milliards de km, soit environ 9 mois lumière d’ici.

Mais je ne suis pas si ponctuel que ça…

Que se passe-t-il si deux trous noirs de même masse rentrent en collision ?

Sat, 25 Jan 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Ils forment un trou noir de masse inférieure à la somme des deux, la différence étant convertie en une énergie incroyable, notamment sous forme d’ondes gravitationnelles.

(était) la fusion de deux avec des masses respectives de 36 et 29 fois Soleil conduisant à un trou noir post-fusion de 62 masses solaires. La différence d’énergie de 3 masses solaires a été rayonnée sous forme d’ondes gravitationnelles, en accord avec l’ .

Le pic d’énergie rayonnée par l’onde gravitationnelle, d’une puissance d’environ 3,6×10^49 W était supérieur à la puissance lumineuse rayonnée par toutes les étoiles de l’ .

a indiqué : « La puissance totale libérée dans les ondes gravitationnelles pendant la brève collision était cinquante fois plus grande que toute la puissance diffusée par toutes les étoiles de l’univers mises ensemble. »

Est-ce que le neutrino est attiré par un trou noir ?

Tue, 21 Jan 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Il faut bien comprendre 2 choses:

les masses déforment l’espace, donc un trou noir ne fait rien de spécial pour décider ce qu’il attire ou pas. Même la lumière qui n’a pas de masse est déviée par un trou noir, et peut-être tellement déviée qu’elle n’en ressort pas.
La est très claire : la force d’attraction d’une grosse masse M sur une toute petite masse m est strictement égale à la force d’attraction de la petite masse sur la grande ! Donc en plus du phénomène décrit ci-dessus, votre question revient à demander “est ce qu’un neutrino attire un trou noir ?”

La réponse à cette question est “on ne sait pas si ”

En théorie et d’après toutes les mesures, il n’en a pas. Mais il et ça n’est théoriquement possible que s’il a une masse.

Donc dans l’état actuel des connaissances, le neutrino est dévié par les masses, comme la lumière.

Le trou noir de 68 masses solaires qui défie l'astrophysique existe-t-il vraiment ?

Tue, 21 Jan 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Si vous posez la question, c’est que vous avez vu l’article (que vous n’avez pas mis en lien)

Cet article est très bon car il montre comment fonctionne la science . Après la publication étonnante de l’année passé concernant , plusieurs équipes indépendantes ont refait les mesures, les ont analysées et sont arrivés à des conclusions différentes, plus cohérentes avec ce qu’on sait des trous noirs.

C’est très probablement un trou noir stellaire “normal”, peut-être même une grosse étoile à neutrons. Bref il existe, mais il en faut plus pour “défier l’astrophysique”.

Un trou noir peut-il absorber un autre trou noir ?

Tue, 21 Jan 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Un trou noir n’aspire rien du tout. A grande distance il déforme l’espace comme le ferait une étoile de même masse, et “attire” donc n’importe quelle autre objet, trous noirs compris.

Mais les trous noirs sont si petits qu’ils n’ont aucune chance d’entrer en collision frontale. Il se mettent en orbite l’un autour de l’autre en formant un qui émet des ondes gravitationnelles, ce qui rapproche peu à peu les deux objets jusqu’à ce qu’ils fusionnent.

C’est arrivé à , le premier événement de ce genre mesuré par LIGO

L’analyse du signal au travers du décalage vers le rouge présumé a suggéré qu’il a été produit par la fusion de deux avec des masses respectives de 36 et 29 fois celle du Soleil, conduisant à un trou noir post-fusion de 62 masses solaires. La différence d’énergie de 3 masses solaires a été rayonnée sous forme d’ondes gravitationnelles, en accord avec l’ .

Le pic d’énergie rayonnée par l’onde gravitationnelle, d’une puissance d’environ 3,6×10^49 W était supérieur à la puissance lumineuse rayonnée par toutes les étoiles de l’ . a indiqué : « La puissance totale libérée dans les ondes gravitationnelles pendant la brève collision était cinquante fois plus grande que toute la puissance diffusée par toutes les étoiles de l’univers mises ensemble. »

Pendant la durée de 0,2 s du signal détectable, la vitesse tangentielle relative (orbitale) des trous noirs a augmenté de 30 % à 60 % de la . La fréquence orbitale de 75 Hz (la moitié de la fréquence de l’onde gravitationnelle) signifie que les objets orbitaient l’un autour de l’autre à une distance de seulement 350 km avant qu’ils ne fusionnent.

Vous arrivez à imaginer deux choses 30 fois plus massives que le Soleil qui se tournent autour 75 fois par seconde à 350 km de distance ? Bravo !

Mais mon trou noir binaire préféré reste . Un trou noir de 100 millions de masses solaires tourne en 12 ans (moins quelques jours à chaque tour) autour d’un de 17 milliards de masses solaires, le tout à peine plus grand que notre système solaire. Quand le “petit” trou noir traverse le disque d’accrétion du grand, il émet des flashes visibles jusqu’ici, à 3.5 milliards d’année lumière

Est-il possible que nous soyons actuellement en train de nous faire aspirer par un trou noir ?

Mon, 13 Jan 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Absolument, c’est même une certitude.

, qui est le trou noir le plus proche de nous à 1600 années-lumière et qui pèse 7.1 masses solaires exerce sur nous une attraction qui nous accélère de

6.67408e-117.11.9891e30/(1600*9.46e15)^{2 = 4.11e-18 m/s}2

Le trou noir central de notre galaxie, à 25900 années-lumière et de 4152000 masses solaires nous attire même mille fois plus fort (à ma grande surprise)

6.67408e-1141520001.9891e30/(25900*9.46e15)^{2 = 9.18e-15 m/s}2

On peut faire le même calcul avec tous les trous noirs de la Galaxie, et même ceux de l’Univers entier : ils nous attirent tous. Mais pas assez fort pour qu’on s’en aperçoive.

A-t-on une idée de la proportion de matière baryonique emprisonnée dans les trous noirs par rapport à celle qui ne l'est pas ?

Wed, 01 Jan 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Il n’y a pas de matière baryonique dans les trous noirs. Les baryons sont “écrabouillés” en dépassant la . On a aucune idée sur l’état de la matière à l’intérieur des trous noirs, ni même si la question a un sens.

Cela dit, la masse totale des trous noirs est estimée à 11 millionièmes de la masse baryonique .

L hypothèse citée dans l’article selon laquelle la matière noire serait formée de trous noirs à été réfutée depuis

Notes de bas de page

L’horizon des événements est-il créé avant que la singularité n’apparaisse ?

Fri, 13 Dec 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Selon la la singularité n’apparaît jamais. Mais je chipote.

On ne sait pas s’il existe une “singularité” dans l’horizon, c’est une idée purement mathématique. En fait on ne sait même pas si le verbe “exister” a un sens à l’intérieur de l’horizon des événements, voir . Mais je chipote encore.

Encore un petit chipotage : l’horizon des événements n’est pas “créé”, c’est juste une surface de l’espace qui se caractérise par une déformation extrême de l’espace-temps.

Lors de l’effondrement d’une étoile, dès qu’une masse de 3 masses solaires se retrouve dans un inférieur à une dizaine de kilomètres, cette déformation extrême de l’espace se produit.

Qu'est-ce qui est expulsé dans l'espace par le trou noir géant (200 millions de masses solaires) au cœur de la galaxie active Centaurus A, à 13 millions d'années lumière de la Terre, au point qu'on le surnomme trou noir fumant ?

Tue, 10 Dec 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

La émis par l’environnement des trous noirs est encore sujette à discussion. Tout le monde est d’accord qu’ils contiennent des électrons et de positons, mais la question de savoir si des protons et autres noyaux sont émis par le même phénomène ou “juste” entrainés par le flux d’électrons/positons est encore ouverte.

Image composite de / Centaurus A dans le visible, le radio (en orange) et le X (bleu). On distingue bien le jet “bleu” en direction du coin haut/gauche, l’onde de choc de celui du bas avec le gaz interstellaire, et les zones de gaz chauffé en orange.

Si la masse d'une étoile n'augmente pas lorsqu'elle s'effondre sur elle même, c'est la densité de la matière et non sa masse totale qui courbe l'espace temps et crée un trou noir ?

Mon, 09 Dec 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

La dépend de la masse de l’astre ET de son rayon.

Avant qu’une étoile de quelques masses solaires ne s’effondre, son rayon est plus grand que le , qui ne dépend que de la masse. Il faut que toute la masse “entre” à l’intérieur du rayon de Schwarzschild.

Prenons le Soleil, pas assez massif pour devenir un trou noir, mais imaginons…

Il a un rayon de 695 510 km, à la surface duquel la vitesse de libération est de 617 km/s

Le rayon de Schwarzschild correspondant à une masse solaire est de 3 km seulement. Même avec une densité du de 150, la masse à l’intérieur de ce rayon est beaucoup trop faible.

Pour qu’il devienne un trou noir, il faudrait que la masse du Soleil s’effondre totalement à l’intérieur de ces 3km.

Quand le Soleil deviendra une de la taille approximative de la Terre, en supposant que sa masse n’ai pas beaucoup diminué lors de la phase géante rouge, la vitesse de libération à sa surface sera de 6473 km/s, 2% de la vitesse de la lumière. Pas mal, mais très loin du trou noir.

Il faut vraiment que la matière soit totalement dégénérée, de la purée de quarks pour obtenir un trou noir stellaire.

Ou alors des masses énormes, des millions de masses solaires comme dans les trous noirs supermassifs, dont on ne sait encore pas trop comment ils se sont formés.

Notes de bas de page

Quel effet pourrait avoir pour la Terre, la présence d'un micro trou noir qui a un diamètre de 100 mètres ?

Sat, 07 Dec 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Les sont des objets hypothétiques beaucoup, beaucoup plus petits, de l’ordre de la taille d’un atome. Et en plus on en a jamais vu la queue d’un.

Comme indiqué dans “On ne connaît en fait aucun processus naturel à même d’engendrer un trou noir inférieur à environ 1,5 fois la masse du Soleil, ce qui est dû à la nature des différentes forces intervenant dans l’effondrement gravitationnel” Les plus petits trous noirs connus font environ 3 masses solaires, pour un diamètre de 20 km environ, le valant 3 km par masse solaire.

Donc un trou noir de 100 mètres, pour peu qu’il puisse existe, ou tel qu’il existera dans des milliers de milliards d’années lorsque les petits trou noirs stellaires se seront un peu évaporés, correspond à une masse de 1/6 ème du Soleil, soit environ 166 fois celle de Jupiter.

Le passage d’un tel astre dans le système solaire perturberait sans aucun doute les orbites des planètes de manière catastrophique.

On meurt tous ™.

Comment a-t-on prouvé l'évaporation des trous noirs (rayonnement de Hawking)?

Wed, 20 Nov 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Ce n’est pas prouvé. Aucune expérience n’a vérifié cette hypothèse, sinon Hawking aurait eu le Prix Nobel pour ça. Et même si on avait un trou noir “pas loin”, ce serait extrêmement difficile à détecter tellement ce rayonnement est faible. Pour un trou noir “normal” de masse supérieure à celle du Soleil, le rayonnement correspond à celui d’un “corps noir” de température inférieure à celle du rayonnement cosmologique.

Cependant, l’hypothèse de Hawking est cohérente avec le reste de la physique, donc personne ne doute vraiment que ce phénomène existe.

Comment les astéroïdes et les planètes sont absorbés par les trous noirs ?

Tue, 12 Nov 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

astéroïdes et planètes sont du menu fretin pour les trous noirs. Ca bouffe des étoiles entières, ces machins là.

La matière qui approche le trou noir est par la et atomisée dans le avant de tomber en spirale vers l’ . Une partie des particules est éjectée par les , l’autre franchit l’horizon.

Ce qui leur arrive ensuite n’a aucune importance, seul le résultat compte : leur masse est ajoutée à celle du trou noir.

Quelle est la solution à l'infini des trous noirs ?

Sun, 20 Oct 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Il n’y a rien d’infini dans un trou noir. Il a une masse finie, un moment cinétique fini, une charge finie, un horizon des événements fini.

Ce n’est que mathématiquement que certaines fonctions décrivant les trous noirs ont de comportements étranges, notamment la . Ceci conduit à penser que l’espace et le temps sont discrets, ce qui élimine le problème.

Supposons qu'une anti-étoile rencontre un trou noir, est ce que la physique a des réponses aux conséquences de ce contact ?

Wed, 02 Oct 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

La est “la science qui tente de comprendre, de modéliser, voire d’expliquer les phénomènes naturels de l’univers.” (définition Wikipédia)

Ce n’est pas son job de spéculer sur des objets dont on a jamais vu la moindre trace, genre “anti-étoile”. Commencez par en observer une, on causera physique ensuite.

Cela dit une éventuelle étoile d’antimatière se ferait déchiqueter et absorber exactement comme une étoile vu qu’elle a une masse “normale”, et une charge à peu près neutre.

Ce qui se passerait “ensuite” éventuellement à l’intérieur de l’horizon ne concerne plus la physique, puisque c’est en dehors de notre univers (observable).

Mais je suis sur que les matheux ont plein d’idées invérifiables à ce sujet.

Quelle est la température d'un trou noir ?

Tue, 01 Oct 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Il faut distinguer deux choses:

La est celle perceptible à l’extérieur du trou noir, produite par le . Si ce rayonnement existe (on ne l’a jamais mesuré), la température correspondante est incroyablement faible : elle vaut 0.12 microKelvin pour un trou noir d’une masse solaire. Les sont plus froids que le à 2.7 K ! Ce n’est que dans les dernières minutes de sa très très très longue vie qu’un trou noir aurait une température de plus en plus élevée et émettrait un flash extraordinairement intense et très particulier, puisque balayant tout le spectre. Si on en voit un une fois, on saura:
La température à l’intérieur de l’horizon des événements du trou noir qui :

Les scientifiques ont-ils des hypothèses quant à la Nature de la Singularité au cœur des Trous Noirs ?

Thu, 26 Sep 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Oui, le problème c’est plutôt qu’ils ont infiniment plus d’hypothèses (3 ou 4…) que de moyens de les vérifier (0) …

Parmi les hypothèses :

de la : quarks serrés les uns contre les autres par l’interaction forte plutôt que par la gravitation
des sous-composants hypothétiques des et des
rien du tout. Le “faible” postule que tout ce qui “entre” dans l’horizon des événements est converti en information qui reste stockée sur l’horizon. L’intérieur n’existe tout simplement pas, c’est une “bulle de néant”
ajoutez votre préférée ici

Que voyons nous si nous sommes à l'horizontale d'un trou noir (allons-nous juste voir un horizon noir)?

Tue, 24 Sep 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

n’a pas trouvé les images de Luminet parce que c’est qui les a faites ;-)

Mais je n’ai pas retrouvé non plus les images que je cherchais pour répondre à la question. J’ai retouvé celles de qui montrent ce qu’on voit en regardant vers un trou noir en rotation et en regardant dans la direction opposée.

Par contre il y a cette simulation d’ d’un chute vers un trou noir qui ne tourne pas qui répond à la question : oui, juste un horizon noir.

J’ai entendu quelque part que si la terre est absorbée par un trou noir ! Elle deviendra petite comme un œuf mais avec le même poids ; est-ce vrai ?

Sun, 22 Sep 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Si la Terre est absorbée par un trou noir, sa masse s’ajoutera à celle du trou noir, qui est au minimum 3.2 fois celle du Soleil, la .

L’horizon des évènements d’un tel trou noir à un diamètre de 20km, donc il déchiquetterait la terre par effet de marée et augmenterait son rayon d’un petit (millimètre edit) centimètre en l’absorbant.

Et voici déjà la réponse à ceux qui commenteront en disant “oui mais si c’est un .?” :

On en a jamais vu la queue d’un, donc jusqu’à preuve du contraire, ça n’existe pas.

Un trou noir est une étoile qui s'est effondrée sur elle-même en compressant sa matière. Comment peut-elle être autant compressée ? Il doit bien y avoir au centre un "tas" de matière de masse et de taille croissantes ?

Sat, 24 Aug 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Lors d’un , si la masse dépasse la (1.4 masses solairesł, la pression est telle que les électrons des atomes fusionnent avec les protons et les transforment en neutrons. Il n’y a alors plus de répulsion entre les ex-atomes, les neutrons peuvent se serrer les uns contre les autres dans une

Si la masse dépasse la (environ 3 masses solaires) la pression est plus forte pour que la cohésion des quarks dans les neutrons : ils sont broyés. On ne sait pas à quoi ressemble la matière alors, ni ou “va” la masse puisque les 3 quarks d’un neutron ne représentent que 1% de sa masse. En plus, l’intérieur de l’horizon des événements d’un trou noir, s’il existe, obéit à des lois très étranges.

De l’extérieur, tout se passe comme si le trou noir se résumait à une cachée par un , d’un rayon de 3km par masse solaire .

Est-il possible qu'un trou noir tourne plus vite que la vitesse de la lumière ?

Tue, 20 Aug 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Il existe une vitesse limite à la vitesse de rotation des trous noirs imposée par la .

Les trous noirs dont on a mesuré la vitesse de rotation en sont très proches. Par exemple tourne à plus de 1100 tours par seconde (wow!) ce qui correspond à 98% de la limite de censure cosmique.

Ceci a une conséquence intéressante : les trous noirs doivent avoir une moyen de régurgiter du moment cinétique lorsqu’ils absorbent de la matière… Les jets ?

Comment se fait-il qu'un trou noir influence gravitationnellement l'extérieur alors même qu'il referme l'espace-temps au niveau de son horizon des événements ?

Tue, 13 Aug 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Excellente question, comme l’a dit Brice.

L’horizon des événements d’un trou noir est une limite de notre univers observable au même titre que l’ : rien de ce qui est au delà ne peut nous influencer de quelque manière que ce soit.

Donc “tout se passe comme si” la masse du trou noir se trouvait sur l’horizon des événements. De plus on a un problème plus général que celui de la masse : celui de l’ que je ne veux pas détailler ici mais qui est similaire : l’horizon des événements doit “mémoriser” l’information sur tout ce qui entre.

Or si l’espace et le temps sont discrets et non continus, ce que de plus en plus de gens acceptent , alors il y a une hypothèse très sympa qui met tout le monde d’accord : le . Attention ça ne veut pas dire “l’univers est un hologramme” comme on le résume parfois. Le principe holographique dit “simplement” que ;

La quantité maximale d’informations contenues dans un volume d’espace ne peut être plus importante que celle qui est emmagasinée à la surface de ce volume, où une quantité élémentaire ou « bit » d’informations occupe un quart de la surface dite de Planck. ( )

Bref, la masse du trou noir (qui ne peut plus exister à l’intérieur de l’horizon parce que les protons et neutrons sont broyés et que les gluons ne peuvent plus bouger, donc plus exister non plus), cette masse donc est “emmagasinée” à la surface de l’horizon des événements.

Notes de bas de page

Que se passe-t-il au centre d'un trou noir ?

Tue, 06 Aug 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Il ne se passe absolument rien.

Dans la version couramment admise de la “singularité”, tout se qui compose le trou noir se trouve concentré en un point. Il n’y a pas d’espace, plus de temps, plus rien ne bouge. D’ailleurs tout le monde est d’accord là dessus : la température n’est pas une caractéristique d’un trou noir.

Donc il ne se passe absolument rien.

Dans la version du qui continue de me turlupiner, c’est encore pire : il n’y a aucune “information” à l’intérieur de l’horizon des événements du trou noir. L’information de tout ce qui “entre” est “mémorisée” sur l’horizon.

Dans cette vision, non seulement il ne se passe absolument rien à l’intérieur d’un trou noir, mais en plus il n’y a absolument rien.

Est-ce que, dans un trou noir, les atomes se "touchent". Ou restent-il séparés par un certain vide ?

Sun, 04 Aug 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Il n’y a plus d’atomes dans un trou noir.

Déjà dans une la densité est telle que les protons et les électrons se combinent pour former des neutrons qui se touchent. Il n’y a plus d’atomes.

Dans un trou noir, la densité est encore plus forte : les neutrons sont écrabouillés en quarks et peut-être plus élémentaire encore, on en a aucune idée. Ça pose d’ailleurs un problème intéressant, c’est que la masse des quarks ne représente qu’environ 1% de la masse des neutrons. Le reste est dans l’énergie des gluons qui les lient en se déplaçant à la vitesse de la lumière d’un Quark à l’autre. Mais si ils ne peuvent plus se déplacer, sous quelle forme se retrouve cette masse/énergie ? Mystère…

Les astres dans lesquels " les atomes se touchent" presque sont les Les atomes se rapprochent de plus en plus lors de leur refroidissement jusqu’aux , mais il n’y en a pas encore.

Est ce qu’un faisceau de lumière émit de manière tangentielle à l’horizon d’un trou noir va poursuivre son chemin en s’éloignant ou va t’il boucler sur lui même ?

Wed, 03 Jul 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Tangentiellement à l’horizon des événements, la lumière tombe dans le trou. Sur l’horizon, c’est la vitesse perpendiculaire qui doit valoir c…

La lumière va orbiter le trou noir seulement sur la située à 1.5 pour un trou qui ne tourne pas.

Pour un qui tourne, il y a deux sphères de photons sur lesquelles les photons peuvent orbiter. J’ai trouvé cette jolie animation sur en anglais :

Pourquoi les étoiles deviennent-elles des trous noirs ?

Thu, 13 Jun 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Tant que l’étoile dégage de l’énergie par , la s’oppose à la gravitation et l’étoile garde une densité “normale” (la densité moyenne du Soleil est de 1.41 gramme / cm3, soit à peine supérieure à l’eau.

Quand la fusion se termine, l’étoile s’effondre sous sa propre gravité, et si elle est assez grosse, produire une qui va expulser une bonne partie de sa masse dans l’espace

Une étoile de plus de 12 masses solaires dépasse la après sa supernova, et devient une étoile à neutrons, ou un si sa masse résiduelle dépasse la de 3.2 masses solaires.

Les atomes et leurs électrons, les planètes et leurs satellites, les étoiles et leurs planètes, les trous noirs et leurs étoiles. Est-ce que toute notre réalité est composée ou fonctionne essentiellement de cette manière ?

Wed, 12 Jun 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Pas du tout.

Les électrons ne tournent pas autour du noyau des atomes. Ce sont des ondes stationnaires qui remplissent les , le tout suivant les lois de la .

Nous avons l’impression que les satellites tournent indéfiniment autour des planètes qui tournent autour des étoiles, mais ce n’est qu’une impression car , imprévisible au delà d’environ 200 millions d’années, ce qui est assez court.

Les galaxies continent en effet un ou plusieurs trous noirs supermassifs en leur centre, mais il ne représentent qu’une faible fraction de la masse totale d’une galaxie, qui doit plutôt être vue comme un “nuage de gaz” dans lequel les atomes de gaz seraient des étoiles, l’ensemble suivant plutôt les lois de la thermodynamique comme le .

Les trous noirs eux-mêmes et leur environnement immédiat ne peuvent être compris que dans le cadre de la , qui joue aussi un petit rôle à l’échelle galactique, et un minuscule rôle à l’échelle du système solaire.

A encore plus grande échelle, les regroupent des millions de galaxies en longues chaînes. Il semblerait que la matière noire joue un rôle dans leur formation, mais comme on n’a aucune idée de ce que c’est, je ne m’avance pas beaucoup en disant que c’est un mécanisme encore différente de ceux qui précèdent.

Donc non. Ce qui est vraiment très intéressant dans cette Univers c’est justement qu’il exhibe des structures très différentes à différentes échelles. Et en particulier à l’échelle du mètre des êtres capables d’y réfléchir…

Pourquoi un trou noir n'attire pas tout en sa singularité (on ne se fait pas « aspirer » à l'intérieur) et fini par s'évaporer ?

Mon, 10 Jun 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

A une distance d assez grande, une masse M déforme l’espace de la même manière qu’elle soit répartie dans une grande sphère (étoile) ou concentrée dans une hypothétique singularité.

Si le Soleil devenait un trou noir (il ne peut pas car il n’est pas assez massif, mais supposons…), les planètes continueraient à tourner autour sur leur orbite, sans modification.

Ce n’est que si on s’approche très près du trou noir que la gravitation devient extrêmement intense. Dans le cas du “Soleil noir” ci-dessus, le vaut 3 kilomètres. Il n’ “aspirera” de façon définitive que ce qui passera à moins de 3km de la singularité. Donc pas grand chose, car tout ce qui tombera à côté va être accéléré a une vitesse fantastique.

“Preuve” dans cette vidéo ou vous voyez en accéléré le mouvement des étoiles proches de , le trou noir central de notre galaxie. qui a une masse de plus de 4 millions de masses solaires (donc un rayon de Schwarzschild de 12 millions de kilomètres, juste 20 fois celui du Soleil):

L’ passe à 17h lumière seulement de A* en se faisant accélérer à 2.6% de la vitesse de la lumière ! Vous imaginez ? Une étoile entière accélérée 1000x plus vite que la plus rapide de nos petites sondes spatiales !!! (je ne mets pas souvent des triples points d’exclamation, mais là ça les mérite, je trouve…)

Pourtant S2 ne va pas se faire “aspirer” par le trou noir dans un horizon prévisible.

Bref, les trous noirs ne grossissent pas vite du tout. Au point où on se demande toujours comment les trous noirs supermassifs ont pu devenir si gros depuis le Big Bang. A suivre…

Dans l'univers, chaque chose semble avoir son utilité (soleil, planète, trou noir, ect.). Comment expliquez vous cà ?

Wed, 15 May 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Si l’Univers était différent, nous ne serions pas là. Et alors ? Sommes-nous vraiment prétentieux au point de croire que nous avons un rôle important dans un si grand Univers ?

On prête à Einstein une jolie phrase dont j’aimerais bien connaître la source* : “Ce qui m’intéresse vraiment c’est de savoir si Dieu avait un quelconque choix en créant le monde.”

Je pense que non. L’Univers “fait devenir” tout ce qui est. (ça vous rappelle ?**)

note* je ne suis pas sur que ce soit de lui …

** et je retombe sur Spinoza, cher à Albert …

Un trou noir peut-il être fabriqué uniquement à partir de lumière ?

Thu, 18 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Ca dépend de ce que signifie “peut”.

Dans l’Univers actuel, non. Aucun processus physique ne concentre assez d’énergie dans une volume suffisamment petit pour que la masse équivalente m=E/c^2 soit suffisante pour créer un trou noir. Parce que rappelez-vous : un trou noir est formé par la gravitation autour d’une énorme masse très concentrée.

Sur le papier, si on arrivait à produire une en concentrant une dans un volume de Planck, donc en atteignant la , alors on pourrait …

Pourquoi la gravité n'attire-t-elle pas le rayonnement d'Hawking ?

Wed, 17 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Elle le fait, et ce serait justement la source du !

L’idée est que les fluctuations du produisent partout et en tout temps des paires de particules qui se recombinent immédiatement. Sauf …

… sauf à proximité immédiate d’un horizon des événements, où il y a des probabilités non nulles que l’une des particule soit absorbée par le trou noir, et l’autre pas. Ce seraient ces particules qui constitueraient le rayonnement de Hawking.

La partie troublante (…) c’est que ce rayonnement ferait évaporer le trou noir plutôt que de le faire grossir via les particules absorbées. L’idée est que ça doit être comme ça pour respecter le principe de conservation de l’énergie : puisque le rayonnement dissipe de l’énergie, cette énergie doit être fournie par le trou noir, dont la masse devrait donc diminuer puisque il ne peut pas la fournir autrement.

J’ai mis tout ça au conditionnel, car il n’existe aucune donnée expérimentale confirmant l’existence du rayonnement de Hawking.

Pourquoi les gens investissent-ils des milliards dans la recherche d'un trou noir et dans l'atteinte d'étoiles lointaines lorsque des causes plus nobles existent sur notre planète ?

Wed, 17 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Parce que des milliards, c’est rien du tout. 8 milliards d’euro à l’échelle de la planète, c’est 1 euro par habitant.

La Recherche & Développement de tous les pays industrialisés (OCDE), c’est 739 Milliards de dollars par an (public + privé) pour 1.3 milliards d’habitants, donc environ 500 euro par an et par habitant.

Pour le prix d’un café par jour, en plus de votre ordinateur, téléphone et autres gadgets dont vous pensez pouvoir vous passer, vous avez une espérance de vie de 80 ans à l’abri de la plupart des maladies et de la famine qui décimaient vos arrière grand parents, et un savoir qui vous permet de ne plus croire aveuglément votre curé qui vous disait que ça sera mieux après la mort.

Finalement, la photo du trou noir a coûté 16 millions , principalement pour payer les 250 personnes qui ont collaboré au projet. Ca fait 0.2 centimes par humain. Si vous trouvez ça trop cher, je paie volontiers votre part car pour moi il n’y a rien de plus “noble” que de repousser les limites du possible.

Notes de bas de page

Pouvez-vous expliquer la physique d'un trou noir à un enfant de 5 ans (ou à mon cerveau inepte)?

Wed, 17 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

J’essaie.

Sur la Lune , les astronautes ont pu gambader alors qu’ils avaient une combinaison de 70 kg :

Ensuite ils ont pu décoller avec une toute petite fusée

C’est parce que la Lune est plus légère (on dit plutôt “moins massive”) que la Terre. Elle attire presque 6 fois moins fort les objets qui s’y trouvent. Pour qu’une fusée échappe à la gravité de la Terre, il faut qu’elle aille à 40320 km/h alors que pour échapper à la Lune il suffit de 8640 km/h. Cette vitesse qui permet de s’échapper d’un astre s’appelle la .

Pour un astre beaucoup plus massif, la vitesse de libération est beaucoup plus grande. Pour le Soleil, c’est 2223000 km/h. Pour des vitesses si élevées, on préfère les km par seconde. Pour le Soleil c’est 617.5 km/s. Ca semble beaucoup, mais ce n’est que 2 millièmes de la vitesse de la lumière. Pourtant on arrive à voir ceci dans la lumière qui nous parvient du Soleil : elle ne ralentit pas, mais elle est plus rouge qu’elle ne devrait. Ca s’appelle le

Alors que se passerait-il si un astre était 500x plus massif que le Soleil ? La vitesse de libération serait supérieure à celle de la lumière, et rien, même pas la lumière ne pourrait s’échapper de cet astre.

Un trou noir, ce n’est rien d’autre que ça.

Bon en vrai, ce n’est que la première chose étonnante à propos d’eux, il y en a beaucoup d’autres. La deuxième est qu’ils peuvent être moins massifs que 500 Soleils, mais beaucoup plus petits.

La troisième et les suivantes sont sur un article que j’ai écrit sur KidiScience pour les enfants :

Compris ?

Comment un trou noir peut-il avoir une densité infinie ? Cela ne signifie-t-il pas qu’il contient également une masse infinie et une matière infinie ?

Mon, 15 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

La densité d’un trou noir vu de l’extérieur est celle de son horizon des événements et n’est jamais infinie, elle peut même être étonnamment faible .

a une masse de l’ordre de 6,5 × 10^{9 masses solaires , soit 1.3× 10}40 kg et un rayon de 19 milliards de kilomètres, soit un volume de 2.9× 10^{40 m}3 : sa densité est donc de 0.45, inférieure à celle de l’eau !

La densité éventuelle de ce qu’il y a à l’intérieur du trou noir:

est totalement inconnue (voir le dernier paragraphe)
on ne sait même pas si la question a un sens. Selon qui me semble avoir des bases fort intéressantes , la question n’a pas de sens.
on s’en fiche. Rien de ce qu’il pourrait éventuellement avoir à l’intérieur de l’horizon ne peut nous influencer en quoi que ce soit, et il n’existe aucun moyen de vérifier quelque théorie que ce soit.

Cela dit, mathématiquement une densité infinie n’a pas besoin d’une “matière infinie” : il suffirait que toute la masse soit concentrée en un seul point. Mais on a aucune idée d’un tel état de la matière, ni même si la notion de “masse” a encore un sens dans ce contexte.

Pour rappel , les protons et les neutrons qui composent 99.999% de la masse d’une étoile sont chacun composés de 3 quarks qui n’ont qu’1% de la masse des protons et neutrons, le reste étant formé de l’énergie de liaison des qui les lient, et qui ont une masse au repos nulle. Aucune théorie à ma connaissance ne dit comment la masse se conserve lors de l’effondrement en trou noir (à part le principe holographique).

Notes de bas de page

Comment les astronomes ont-ils appris l'emplacement du trou noir M87 ?

Fri, 12 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

est l’une des les plus puissantes du ciel. Impossible de la manquer avec un radiotélescope. En 1947 déjà, la source a été localisée au centre de M87. On a assez vite compris que cette émission était due à de la matière accélérée par objet si gros que ça ne pouvait être qu’un trou noir.

En 1918, l’astronome américain avait déjà remarqué « un curieux rayon droit… apparemment connecté au noyau par une fine ligne de matière». On le voit super bien sur des images de Hubble:

En 1970, une équipe a montré que ce provient exactement de la source radio. Enfin, le a permis de localiser avec une grande précision le trou noir par son émission de rayons X, typique des trous noirs.

Grâce à Chandra on connaît désormais la position de millions de trous noirs , M87 n’est que le plus facilement observable.

(image Chandra : chaque point est une source de rayons X, très probablement un trou noir)

Voir :

Chandra

Que se passerait-il si un trou noir venait à exploser ?

Fri, 12 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Par définition un trou noir ne peut pas exploser car ses morceaux devraient être expulsés plus vite que la lumière.

Par contre on pense que les trous noirs s’ par un effet quantique très très très (répétez n fois) lentement. Pour un tout petit trou noir, ça prend 10^{70 années environ. Pour un gros on est plutôt autour des 10}1000 ans . Mais plus ils sont petits, plus ils s’évaporent vite et quand le trou noir atteint une masse de quelques milliards de tonnes seulement, il rayonne à une température de l’ordre de 10^11 K, soit dans le domaine des .

Comme on ne voit pas ceci dans l’univers actuel qui inclut le passé jusqu’à quelques milliards d’années, ça signifie soit qu’il n’y a jamais eu de petits trous noirs, soit qu’ils ne s’évaporent pas.

Donc pour répondre à votre question : si on en voyait un péter, ça serait chouette car on saurait:

que les trous noirs s’évaporent pour de vrai
que le Big Bang en a produit de tout petits.

Comment Einstein a-t-il pu découvrir si précisement les trous noirs en 1915 seulement ?

Thu, 11 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

C’est beaucoup plus ancien qu’Einstein et Schwarzschild. En fait la notion de trou noir apparaît déjà en mécanique classique, juste après Newton.

En 1783 déjà le révérend , géologue et astronome amateur anglais, expose dans un article envoyé à la Royal Society le concept d’un corps si massif que même la lumière ne pourrait s’en échapper. Il écrit alors dans son article:

Si le demi-diamètre d’une sphère de la même densité que le Soleil et qui excéderait celui du soleil d’une proportion de 500 à 1, un corps tombant depuis une hauteur infinie vers elle aurait acquis à sa surface une vitesse plus grande que celle de la lumière. En conséquence, supposant que la lumière est attirée par la même force en proportion de sa « vis inertiae » (masse d’inertie), comme les autres corps, toute lumière émise depuis ce corps reviendrait sur elle-même par sa propre gravité.

( )

Einstein et Schwarzschild ont formalisé cette notion dans le cadre relativiste, mais il a aussi fallu une meilleure compréhension du cycle vie des étoiles et de la pour avoir une vision globale de ces choses.

Pourquoi l'équipe Event Horizon Telescope n'a-t-elle pas mentionné Sagittarius A *?

Wed, 10 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Oui, je suis un peu déçu, je croyais qu’ils avaient aussi SagA* …

Ils avaient l’air un peu embêtés lorsque quelqu’un leur a posé la question. Je pense qu’ils ont pu avoir un ennui technique, mais plus probablement SagA* n’est pas assez actif ces temps-ci.

Parce que sérieusement, on voit surtout le disque d’accrétion sur l’image de M87. On nous dit qu’il y a un horizon des événements au centre de la zone noire, et je n’en doute pas une seconde, mais on ne verrait rien du tout sans le disque d’accrétion.

Quelles mesures sont utilisées pour comparer les trous noirs ?

Tue, 09 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Théoriquement, un est entièrement défini par 3 valeurs seulement:

sa masse
sa , dont on a pas vraiment de raisons de penser qu’elle soit très grande
son , qui a une limite supérieure définie par la , et dont les premières mesures montrent que les trous noirs observés sont tous très près de cette limite

Donc il semblerait qu’en pratique, les vrais trous noirs soient des , de moment cinétique $J=G.M^2/c$ , donc entièrement définis à des pouillèmes près par leur masse et uniquement leur masse.

Notes de bas de page

Quels sont quelques bons livres sur les trous noirs ?

Tue, 26 Mar 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Pas d’accord avec . Au risque de me faire mal voir, j’ose dire ici que les livres de Stephen Hawking ne sont pas bien écrits pour le grand public et qu’ils ne font pas la distinction entre les faits établis et ses spéculations (ce qui est normal puisqu’il était un physicien théoricien).

de Kip Thorne et de Jean-Pierre Luminet sont bien meilleurs.

Les trous noirs tournent rapidement sur eux-mêmes (mais dans quel sens ?), pourraient-ils être une sorte de pivot des galaxies spiralées ? Quelle est la différence entre la force centrifuge (ou centripète) et la gravitation ?

Tue, 19 Mar 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

ça fait trois questions ;-)

le sens de rotation de quelque chose dépend de la direction dans laquelle vous l’observez. Il n’y a pas de gauche et de droite dans l’espace (sauf à très petite échelle, dans des cas très particuliers ). Mais si c’était votre question, les trous noirs supermassifs tournent en général dans le même sens que leur galaxie hôte. Je dis “en général” car la fusion de galaxies pourrait produire des exceptions .
Non. les trous noirs supermassifs ne font que quelques millions de masses solaires (MMS), alors qu’une galaxie a typiquement un masse de centaines de milliards de masses solaires (GMS). Par exemple la Voie Lactée a une masse de 600 GMS, alors que ne pèse que 4.3 MMS, 100′000 fois moins. Les trous noirs centraux n’ont qu’un effet gravitationnel assez local au centre de la galaxie, mais il semble qu’ils favorisent la formation d’étoiles dans ces régions et que leurs jets contribuent à “recycler” la matière à grande distance . Dans les galaxies spirales, les étoiles ne descendent pas en spirale vers le centre mais tournent globalement sur des “ellipses d’axes décalés”, les bras apparaissant alors comme des “ondes de pression” . Paradoxalement, les bras d’une galaxie spirale ne tournent pas :

1. la force centripète est créée (dans le modèle Newtonien) par la gravitation de tous les autres astres, dont le centre de gravité est grosso-modo au centre de la galaxie. En relativité, il n’y a pas de force centripète : les astres sont en chute libre dans un espace déformé par les masses.

En passant, la rotation extraordinairement rapide des trous noirs est un sujet passionnant :

Notes de bas de page

Les trous noirs tournent rapidement sur eux-mêmes (mais dans quel sens ?), pourraient-ils être une sorte de pivot des galaxies spiralées ? Quelle est la différence entre la force centrifuge (ou centripète) et la gravitation ?

Tue, 19 Mar 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

ça fait trois questions ;-)

le sens de rotation de quelque chose dépend de la direction dans laquelle vous l’observez. Il n’y a pas de gauche et de droite dans l’espace (sauf à très petite échelle, dans des cas très particuliers ). Mais si c’était votre question, les trous noirs supermassifs tournent en général dans le même sens que leur galaxie hôte. Je dis “en général” car la fusion de galaxies pourrait produire des exceptions .
Non. les trous noirs supermassifs ne font que quelques millions de masses solaires (MMS), alors qu’une galaxie a typiquement un masse de centaines de milliards de masses solaires (GMS). Par exemple la Voie Lactée a une masse de 600 GMS, alors que ne pèse que 4.3 MMS, 100′000 fois moins. Les trous noirs centraux n’ont qu’un effet gravitationnel assez local au centre de la galaxie, mais il semble qu’ils favorisent la formation d’étoiles dans ces régions et que leurs jets contribuent à “recycler” la matière à grande distance . Dans les galaxies spirales, les étoiles ne descendent pas en spirale vers le centre mais tournent globalement sur des “ellipses d’axes décalés”, les bras apparaissant alors comme des “ondes de pression” . Paradoxalement, les bras d’une galaxie spirale ne tournent pas :

1. la force centripète est créée (dans le modèle Newtonien) par la gravitation de tous les autres astres, dont le centre de gravité est grosso-modo au centre de la galaxie. En relativité, il n’y a pas de force centripète : les astres sont en chute libre dans un espace déformé par les masses.

En passant, la rotation extraordinairement rapide des trous noirs est un sujet passionnant :

Notes de bas de page

Les trous noirs tournent rapidement sur eux-mêmes (mais dans quel sens ?), pourraient-ils être une sorte de pivot des galaxies spiralées ? Quelle est la différence entre la force centrifuge (ou centripète) et la gravitation ?

Tue, 19 Mar 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

ça fait trois questions ;-)

le sens de rotation de quelque chose dépend de la direction dans laquelle vous l’observez. Il n’y a pas de gauche et de droite dans l’espace (sauf à très petite échelle, dans des cas très particuliers ). Mais si c’était votre question, les trous noirs supermassifs tournent en général dans le même sens que leur galaxie hôte. Je dis “en général” car la fusion de galaxies pourrait produire des exceptions .
Non. les trous noirs supermassifs ne font que quelques millions de masses solaires (MMS), alors qu’une galaxie a typiquement un masse de centaines de milliards de masses solaires (GMS). Par exemple la Voie Lactée a une masse de 600 GMS, alors que ne pèse que 4.3 MMS, 100′000 fois moins. Les trous noirs centraux n’ont qu’un effet gravitationnel assez local au centre de la galaxie, mais il semble qu’ils favorisent la formation d’étoiles dans ces régions et que leurs jets contribuent à “recycler” la matière à grande distance . Dans les galaxies spirales, les étoiles ne descendent pas en spirale vers le centre mais tournent globalement sur des “ellipses d’axes décalés”, les bras apparaissant alors comme des “ondes de pression” . Paradoxalement, les bras d’une galaxie spirale ne tournent pas :

1. la force centripète est créée (dans le modèle Newtonien) par la gravitation de tous les autres astres, dont le centre de gravité est grosso-modo au centre de la galaxie. En relativité, il n’y a pas de force centripète : les astres sont en chute libre dans un espace déformé par les masses.

En passant, la rotation extraordinairement rapide des trous noirs est un sujet passionnant :

Notes de bas de page