la fin de la matière noire .....

[Fred_76 619]

Qu’en pense Thomas Pesquet ?

 

[Kaptain 5658]

Je signale le dossier de couverture très complet sur la « physique sombre » dans l'excellent mensuel Epsiloon : photon noir, neutrino sombre, Higgs sombre, etc. Le dossier présente une physique nouvelle et complexe, due entre autres au poids extrêmement léger (ou lourd...) de ces hypothétiques nouvelles particules.

Leur existence résoudrait pas mal de petits problèmes restants à la physique et à l'astronomie en général.

https://www.epsiloon.com/

[bon ciel 1045]

Des astronomes découvrent le plus vieux trou noir supermassif de l'univers

 

Après les trous noirs supermassifs, voici que des chercheurs ont désormais retrouvé le plus vieux objet cosmique de ce type. Mais une question se pose : comment un tel objet a pu exister dans un univers primitif aussi peu étendu?

Selon les calculs, celui-ci serait né 570 millions d’années seulement après le Big bang

 

https://www.maxisciences.com/astronomie/des-astronomes-decouvrent-le-plus-vieux-trou-noir-supermassif-de-lunivers_art48263.html

 

 

[VNA1 342]

Bonjour,  à propos de cette matière, lire  l'explication sous l'image.

 

https://apod.nasa.gov/apod/ap230405.html

 

[Bruno- 3686]

Il y a 19 heures, aubriot a dit :

Mais une question se pose : comment un tel objet a pu exister dans un univers primitif aussi peu étendu?

 

Je ne comprends pas la question.

 

Déjà, je vais chipoter. On ne devrait pas parler de l'étendue de l'univers, on ne la connaît pas, et l'univers peut très bien être infini (c'est loin d'être exclu, surtout depuis qu'on sait qu'il est très proche d'être plat). S'il est infini, il l'a toujours été, et l'expression « aussi peu étendu » est alors grotesque. Ce qui évolue, c'est la densité : avec l'expansion de l'espace, l'univers est de moins en moins dense, qu'il soit infini ou non.

 

Donc je reformule la question : comment un tel objet a pu exister dans un univers primitif bien plus dense qu'aujourd'hui ?

 

Je ne comprends pas la question parce qu'il me semble (naïvement) que, au contraire, s'il y a plus de matière proche susceptible d'être engloutie, l'existence d'un tel objet semble moins surprenante qu'aujourd'hui.

 

Edited April 6 by Bruno-

[bon ciel 1045]

Premiers résultats d'une recherche de nouvelle physique dans les reculs électroniques de XENONnT

 

https://www.in2p3.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/premiers-resultats-dune-recherche-de-nouvelle-physique-dans-les-reculs-electroniques-de

 

 

[PerrouriefhCedric 4091]

il y a 19 minutes, Bruno- a dit :

l'univers peut très bien être infini (c'est loin d'être exclu, surtout depuis qu'on sait qu'il est très proche d'être plat)

 

Ben voilà le problème, là on le touche précisément du doigt. L'Univers a le droit d'être plat, mais pas la Terre. C'est la plus grande injustice cosmique de l'Histoire

[dg2 1920]

Il y a 1 heure, Bruno- a dit :

Donc je reformule la question : comment un tel objet a pu exister dans un univers primitif bien plus dense qu'aujourd'hui ?

 

Je ne comprends pas la question parce qu'il me semble (naïvement) que, au contraire, s'il y a plus de matière proche susceptible d'être engloutie, l'existence d'un tel objet semble moins surprenante qu'aujourd'hui.

 

c'est effectivement mal dit. La question devrait plutôt être : comment un objet a-t-il pu grossir aussi rapidement ?

 

La problématique est connue depuis des lustres : dans un régime d'accrétion stationnaire, il semble qu'il y ait une limite au flot de matière qui entre dans un trou noir, et qui l'empêche de faire mieux que doubler sa masse en 40 millions d'années. En 400 millions d'années, donc, sa masse sera multipliée au mieux par 2¹⁰, soit en gros 1000, ou alors un million en 800 millions d'années. Or comme on observe des trous noirs bien plus massifs que un million de masse solaires moins de 800 millions d'années après le Big Bang, on a un problème si on imagine que la graine initiale faisait au mieux quelques dizaines de masses solaires...

 

Ou pas. Parce que du fait que ces objets existent et ont l'air assez banals, les gens questionnent sérieusement la "preuve" qu'un trou noir ne peut pas grossir mieux qu'en doublant sa masse en 40 millions d'années. Il suffirait que le temps pour le doublement de la masse ne soit pas 40 millions mais 20, et on aurait zéro problème (augmentation d'un facteur un million en 400 millions d'années). L'autre aspect de la question est que plus le flot de matière est important, plus sa luminosité est grande. Mais comme le flot de matière est lui-même limité par la masse (cf. ci-dessus), plus c'est lumineux, plus le trou noir est probablement massif. Donc au final on considère qu'on peut évaluer la masse (ou une limite inférieure) via la luminosité de la parti centrale des galaxies. Mais si l'émission n'est pas isotrope, la mesure de la luminosité dans le seule direction de visée est insuffisante pour dire quoi que ce soit. Et quand bien même ce serait le cas, cela dépendrait toujours du calcul assez simpliste qui laisse à penser qu'on ne peut que doubler la masse en 40 millions d'années. Donc au final, on interprète des observations via pas mal d'hypothèses, et plutôt que de se dire qu'une révolution scientifique est sur le point d'arriver quand on trouve une incohérence (premier réflexe), les gens penchent plutôt désormais sur le fait que, au moins pendant une partie de leur existence, les trous noirs peuvent peut-être grossir plus vite. Car si c'est le cas, on a zéro problème.

 

Les cas où les flots de matière sont (temporairement) supérieurs à la limite autorisé sont appelés "accrétion super-Eddington". Sur ADS, on recense sans trop se casser la tête plus de 300 articles qui ont le terme dans leur titre. Plus important, il me semble qu'il ne fait strictement aucun doute que certains systèmes facilement observables sont avérés comme étant super-Edddington. La question qui se pose est donc de savoir si cette configuration peut durer suffisamment longtemps (ou se reproduire suffisamment souvent) pour évacuer tous les problèmes possiblement causés par les trous noirs estampillés "trop gros trop tôt". Mais vu que ces objets sont fréquents, on a quand même fortement tendance à penser que c'est ce qui va être établi tôt ou tard.

 

À noter que cette problématique n'a strictement aucun lien avec la matière noire ou les théories de gravité modifiée : c'est de la matière ordinaire qui est absorbée par les trous noirs, et les problématiques de flux maximal de matière vers les trous noirs sont relativement indépendantes des lois de la gravitation. Donc la place de ces bizarreries dans cette rubrique n'est pas très évidente à mes yeux : ce n'est pas parce que ces objets sont mal compris (ou leurs observations mal interprétées) que cela prouve que l'ensemble de la cosmologie est à revoir. Cela va sans dire, mais cela va peut-être mieux en le disant !

Edited April 6 by dg2

[Kirth 4111]

il y a 30 minutes, dg2 a dit :

La problématique est connue depuis des lustres : dans un régime d'accrétion stationnaire, il semble qu'il y ait une limite au flot de matière qui entre dans un trou noir, et qui l'empêche de faire mieux que doubler sa masse en 40 millions d'années.

 

Si je me rappelle bien ce que j'avais lu, on parle ici de la pression de radiation qui, lorsque le flux de matière qui s'accrète devient trop grande, dépasse la gravité, et empêche donc la matière d'être absorbée et même peut l'éjecter.

Ce mécanisme n'opère en revanche pas lors de la fusion de deux trous noirs.

 

J'ai par ailleurs aussi lu qu'on soupçonne certaines fusions détéctées par Lirgo/Virgo d'avoir impliqué des trous noirs résultant eux-mêmes d'une fusion antérieure.

 

Je me demande donc s'il existe des modèles expliquant l'existence de TN supermassifs dans l'univers jeune par des fusions successives de trous noirs plus petits, pourquoi pas des trous noirs primordiaux imaginés par certains.

[dg2 1920]

il y a 1 minute, Kirth a dit :

Je me demande donc s'il existe des modèles expliquant l'existence de TN supermassifs dans l'univers jeune par des fusions successives de trous noirs plus petits, pourquoi pas des trous noirs primordiaux imaginés par certains.

Cela fait effectivement partie des quatre ou cinq scénarios pour expliquer l'émergence d'une "graine" bien plus massive à l'origine des trous noirs supermassifs. Si celles-ci faisait quelques milliers de masses solaires et pas quelques dizaines, tous les problèmes d'âge seraient réglés.

[jfleouf 3105]

il y a une heure, dg2 a dit :

À noter que cette problématique n'a strictement aucun lien avec la matière noire ou les théories de gravité modifiée : c'est de la matière ordinaire qui est absorbée par les trous noirs, et les problématiques de flux maximal de matière vers les trous noirs sont relativement indépendantes des lois de la gravitation.

 

Question de béotien : pourquoi les trous noir n'absorbent pas la matière noire ? Je comprends bien que la matière noire n'interagit que très peu avec le reste de la matière, mais est-ce que ça garanti qu'elle ne peut pas tomber dans un trou noir ?

 

Merci d'avance d’éclairer ma lanterne.

 

jf

[dg2 1920]

il y a 29 minutes, jfleouf a dit :

Question de béotien : pourquoi les trous noir n'absorbent pas la matière noire ? Je comprends bien que la matière noire n'interagit que très peu avec le reste de la matière, mais est-ce que ça garanti qu'elle ne peut pas tomber dans un trou noir ?

 

Une particule de matière noire étant non collisionnelle, elle ne peut émettre de rayonnement (d'où le "noir") et donc ne peut perdre d'énergie. Si elle est en orbite autour d'un astre, quel qu'il soit, elle restera indéfiniment sur cette même orbite, sans que celle-ci ne s'use au cours du temps. Or pour tomber sur un trou noir, il faut dissiper énormément d'énergie (une fraction non négligeable de son m c²), ce qui rend d'autant plus improbable sa capture. Bien sûr une particule sur une trajectoire purement radiale tombera dans un trou noir mais cela représente un flux totalement négligeable. Pour rappel, il y a beaucoup moins de matière noire que de matière ordinaire dans le centre des galaxies (précisément parce que la matière noire n'est pas collisionnelle et ne tombe pas spécialement au centre), donc il y a aura toujours un flux considérablement plus important de matière ordinaire que de matière noire, même sur des trajectoires purement radiales, trajectoires qui correspondent à un apport négligeable par rapport à l'accrétion suite à des processus dissipatifs.

[Alain MOREAU 7031]

Merci et gratitude pour cette explication dont l'évidence laisse pantois !

(c'est à cela qu'on reconnaît le talent d'ouvrir les esprits )

[Bruno- 3686]

Merci dg2 pour toutes ces précisions ! Ça fait plaisir de croiser des scientifiques qui prennent le grand public (ici les astrosurfeurs) pour des gens intelligents, contrairement à ceux qui font du sensationnalisme.

[jfleouf 3105]

Il y a 22 heures, dg2 a dit :

Une particule de matière noire étant non collisionnelle, elle ne peut émettre de rayonnement (d'où le "noir") et donc ne peut perdre d'énergie. Si elle est en orbite autour d'un astre, quel qu'il soit, elle restera indéfiniment sur cette même orbite, sans que celle-ci ne s'use au cours du temps. Or pour tomber sur un trou noir, il faut dissiper énormément d'énergie (une fraction non négligeable de son m c²), ce qui rend d'autant plus improbable sa capture. Bien sûr une particule sur une trajectoire purement radiale tombera dans un trou noir mais cela représente un flux totalement négligeable. Pour rappel, il y a beaucoup moins de matière noire que de matière ordinaire dans le centre des galaxies (précisément parce que la matière noire n'est pas collisionnelle et ne tombe pas spécialement au centre), donc il y a aura toujours un flux considérablement plus important de matière ordinaire que de matière noire, même sur des trajectoires purement radiales, trajectoires qui correspondent à un apport négligeable par rapport à l'accrétion suite à des processus dissipatifs.

 

Merci dg2 pour cette réponse. J'en déduis qu'on a complètement abandonné les hypothèses à base de matière ordinaire (planètes errantes, etc)  pour la matière noire.

 

Ce qui me surprend c'est de voir que cette matière (noire) ne peut pas tomber dans les puits gravitationnels alors qu'elle participe elle-même à la courbure de l'espace (matière noire "observée" dans les lentilles gravitationnelles). Intuitivement, j'aurais tendance à penser que si cette matière influence la rotation de la matière "normale" dans les galaxie, la réciproque devrait être vraie. Ce paradoxe qui n'en est probablement pas un (ailleurs que dans ma te^te) me laisse perplexe et j'aimerais bien comprendre.

 

jf 

[Kirth 4111]

il y a une heure, jfleouf a dit :

Ce qui me surprend c'est de voir que cette matière (noire) ne peut pas tomber dans les puits gravitationnels alors qu'elle participe elle-même à la courbure de l'espace (matière noire "observée" dans les lentilles gravitationnelles). Intuitivement, j'aurais tendance à penser que si cette matière influence la rotation de la matière "normale" dans les galaxie, la réciproque devrait être vraie. Ce paradoxe qui n'en est probablement pas un (ailleurs que dans ma te^te) me laisse perplexe et j'aimerais bien comprendre.

 

@dg2ne dit pas que la matière noire n'est pas sensible à la courbure de l'espace. Ce qu'il explique, c'est que sauf à titre très exceptionnel, elle ne sera pas absorbée par un trou noir.

 

Prends l'exemple de la mise en orbite autour de Jupiter d'une sonde lancée depuis la Terre. Ce n'est pas simple à faire. Il faut soigneusement choisir l'orbite pour que la vitesse d'approche soit faible, et de toute façon freiner pour se mettre en orbite.

Pourquoi freiner?

Par définition, une sonde envoyée vers Jupiter depuis la Terre aura vis à vis de Jupiter une trajectoire hyperbolique. La vitesse d'incidence sera forcément supérieure à la vitesse orbitale et il faudra donc la réduire. La sonde ne pouvant perdre assez d'énergie cinétique de façon passive, il faut freiner activement. 

 

Imagine maintenant un trou noir seul, sans disque d'accrétion, et juste une particule de matière dans les parages

Si elle est sur une trajectoire de collision directe, elle tombe sur le TN, c'est trivial.

Si elle est sur une trajectoire non directe hyperbolique, elle passe, et s'en va.

Si elle est déjà sur orbite, elle va tourner indéfiniment, il n'y a pas de force dissipative pour resserrer son orbite.

 

Pour que la matière soit absorbée, hors cas de la trajectoire directe, il faut dissiper assez d'énergie cinétique pour que l'orbite se resserre, jusqu'à l'horizon. Ce sont les forces de frottement dans les disques d'accrétion qui jouent ce rôle. Dans le cas des satellites artificiels qui chutent dans l'atmosphère, c'est la présence d'une atmosphère très ténue à leur altitude.

 

Les particules de matière noire (sous-entendu pas des planètes errantes) n'intéragissant pas avec la matière (noire ou pas) sinon gravitationnellement, elles ne subissent pas de frottements, et ne dissipent donc pas leur énergie cinétique. Il ne reste pour elles que les trajectoires directes pour être absorbées.

 

Edited April 7 by Kirth

[Daniel Bourgues 1406]

Il y a 20 heures, Bruno- a dit :

Ça fait plaisir de croiser des scientifiques qui prennent le grand public (ici les astrosurfeurs) pour des gens intelligents, contrairement à ceux qui font du sensationnalisme.

Ah oui merci vraiment, car en quelques posts j'ai pigé un certain nombre de trucs qui me taraudaient sans parvenir à les préciser ou les formuler pour poser la question... et au passage j'ai quand même trouvé une autre propriété de la matière noire... c'est qu'elle fait chauffer ma matière grise... donc oui merci.

[jfleouf 3105]

Merci Kirth et dg2, c'est clair dans ma tete maintenant. Ce qu'il me manquait c’était le fait que les particules en orbite autour d'un trou noir ne vont tomber dedans que si elles dissipent leur énergie (en interagissant avec les autres particules du coin), chose que la matière noire ne fait pas.

[VNA1 342]

Bonjour,

 

 

 

"By precisely measuring the distribution of X-rays from the hot gas, the astronomers were able to make the best measurement yet of the distribution of dark matter near the center of a galaxy cluster." -Google

 

Il doit bien y avoir les mêmes réponses en français?

D'ailleurs les écrits de Sean Carroll sont traduit .

 

[bon ciel 1045]

Wise débusque des millions de trous noirs supermassifs cachés.

 https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronomie-wise-debusque-millions-trous-noirs-supermassifs-caches-40960/

[bon ciel 1045]

Le 07/04/2023 à 14:58, jfleouf a dit :

J'en déduis qu'on a complètement abandonné les hypothèses à base de matière ordinaire (planètes errantes, etc)  pour la matière noire

Je viens justement de lire un article un peu surprenant: "De la matière noire amoncelée sous la forme d’exoplanètes sombres"

 

Une équipe de physiciens a imaginé un type d’exoplanète totalement en dehors du modèle standard.

 

https://www.numerama.com/sciences/1318892-des-planetes-faites-de-matiere-noire-et-si-cetait-possible.html

[dg2 1920]

Il y a 14 heures, aubriot a dit :

Je viens justement de lire un article un peu surprenant: "De la matière noire amoncelée sous la forme d’exoplanètes sombres"

 

Une équipe de physiciens a imaginé un type d’exoplanète totalement en dehors du modèle standard.

Ils ne l'ont pas vraiment imaginée, ils ont plutôt réfléchi à si on pourrait les détecter si elles existaient. Mais justement, la partie difficile n'est pas au niveau de la détection, c'est que de tels machins existent. Donc le problème évoqué n'a que peu d'intérêt si celui passé sous le tapis n'est pas résolu. C'est un peu comme l'histoire de la planète prétendument habitable dont les découvreurs réfléchissaient déjà à la couleur des feuilles des plantes qui pourraient y pousser... jusqu'à ce qu'on montre que en fait non, la planète n'était pas là.

 

Au passage, l'auteur de l'article de numerama n'a quand même pas tout compris. Il y a un passage assez savoureux, je trouve :

 

Tout cela relève exclusivement du domaine de la physique théorique. En premier lieu, parce que ces travaux n’ont pas encore été publiés dans une revue scientifique (et n’ont donc pas été relus par des pairs).

 

Genre la physique théorique, c'est-à-dire par exemple la relativité et la mécanique quantique, c'est un truc qui n'a jamais été publié dans une revue scientifique. Einstein et consorts apprécieront !

[Kirth 4111]

Il y a 2 heures, dg2 a dit :

Mais justement, la partie difficile n'est pas au niveau de la détection, c'est que de tels machins existent.

 

Attends:

Si je suis ton raisonnement, j'ai peut-être acheté douze détecteurs de métaux, 4 appareils de radiographie portables, deux densitomètres, et l'ouvrage de référence "La radiesthésie pour les nuls" afin de trouver les lingots d'or planqués chez moi, alors qu'en fait y'en a pas de lingots?

 

[Huitzilopochtli 6296]

Bonsoir,

Une matière noire constituée d'axions ?.

.
L'observation de fluctuations de luminosité dans une lentille gravitationnelle nous orienterait vers cette hypothèse (déja posée senble-t-il...) 
 

 

https://www.ca-se-passe-la-haut.fr/2023/04/des-indices-daxions-ultra-legers.html

 

Edited April 22 by Huitzilopochtli