Les trous noirs expliqueraient l'expansion accélérée de l'Univers ?..

[Huitzilopochtli 6 614]

Bonsoir,

Peut-être une avancée considérable en cosmologie ?

Présentation des papiers par le Doc' Eric Simon :

https://www.ca-se-passe-la-haut.fr/2023/02/les-trous-noirs-lorigine-de-lenergie.html

https://www.printfriendly.com/p/g/kcBC3r

Sur Futura, article de Laurent Sacco :

https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronomie-incroyable-trous-noirs-sont-peut-etre-cause-energie-noire-103537/

 

Je vous laisse disserter...

 

[Theta Coxa 286]

J'ai écouté ça ce matin, y'a beaucoup de termes techniques (et c'est tant mieux, c'est précieux, d'avoir de la vulga qui reste spécifique/exhaustive autant que faire se peut), donc forcément j'étais un peu largué et je pourrais rien apporter de très pertinent.
En revanche, c'est une (énième) perspective très excitante quant à l'avancée dans la résolution des grandes énigmes de notre temps.
Affaire à suivre, et si quelqu'un possède un peu (ou beaucoup) d'expertise dans le domaine, j'apprécierais énormément d'avoir l'avis de quelqu'un du domaine, à propos des différentes occurrences de ce genre de pistes (est-ce que ça arrive souvent ? que penser de ces annonces hors du commun ? les preuves avancées, la méthodologie, semblent-ils pertinents ? etc).

[jackbauer 2 13 762]

Devancé par Huitzy ! J'hésitais avant de lancer le sujet vu sa complexité...

Je relève les dernières lignes de l'indispensable site "ça se passe la-haut" :

 

"Duncan Farrah et ses collaborateurs concluent donc que les trous noirs stellaires sont l'origine même de l'énergie noire, qui donne ses propriétés d'expansion accélérée à notre Univers actuel. Et ils fournissent plusieurs tests observationnels qui seront à même de réfuter ou valider leur proposition, allant de signatures spécifiques dans le CMB, à l'observation d'effets de lentille sur des sursauts gamma, au taux de fusions de trous noirs, à la décroissance de la période orbitale de systèmes binaires à trou noir, ou encore la distribution de masse des trous noirs, entre autres. 

Petite cerise sur le gâteau : l'idée de trou noir grossissant par couplage cosmologique pourrait permettre de résoudre (au moins partiellement) la grande énigme du pourquoi on observe des trous noirs de plus de 1 milliard de masses solaires à une époque très précoce, moins de 800 millions d'années après le Big Bang... sans compter qu'on n'aurait plus de problèmes métaphysiques de singularité... 

 

Donc si c'est une piste sérieuse on devrait être fixé dans un proche avenir...

Modifié 16 février 2023 par jackbauer 2

[Mercure 867]

 

C'est extrêmement intéressant voir excitant.

Clairement je ne comprends pas tout, c'est peu de le dire, et c'est sans doute pour ça que je me suis un peu calmé en lisant que 'k = 3,11 (+1.19/-1.33)'.

Je m'explique, en lisant le très bon article d'E Simon  on arrive à la phrase suivante:

"Les solutions à intérieurs d'énergie du vide ont quant à elles été prédites pour produire k ∼ 3, qui est la valeur maximale  avec une densité d'énergie positive (Croker & Weiner 2019)."

Et donc trouver une solution à + ou - 40% prés est sans doute excellent mais j'aimerais la signification de cet intervalle tout de même large en première approche.

 

il y a 27 minutes, jackbauer 2 a dit :

l'idée de trou noir grossissant par couplage cosmologique pourrait permettre de résoudre (au moins partiellement) la grande énigme du pourquoi on observe des trous noirs de plus de 1 milliard de masses solaires à une époque très précoce, moins de 800 millions d'années après le Big Bang...

Dans l'article cette partie là me parait une très grosse cerise, voir un cerisier, d'autant plus si on essaye de connecter avec l'hypothèse de la matière noire constituée de trous noirs primordiaux.

Le JWST a d'ailleurs une manip prévue sur ce thème.

 

Si jamais les fusées passent par là (DG2, Biver, ...) merci de vos lumières, noires ou pas

 

(Et bonjour Huitzi qui se faisait rare)

Modifié 16 février 2023 par Mercure

[PascalD 4 385]

Intéressant.

Je suis pas certain d'avoir bien compris la méthodologie, mais sauf si je me goure, on dirait qu'Ils font des stats sur moins 1000 objets (environ 600 à redshift élevé et environ 100 à redshift proche)

C'est pas un peu juste pour en tirer des conclusions ?

 

Les contraintes de sélection des échantillons ont l'air assez drastique (uniquement des elliptiques calmes, pour en gros éliminer les effets de croissance par accrétion sur le long terme), ce qui explique sans doute le relativement petit nombre d'objets qui sont étudiés ?

 

Bref, à suivre. 

 

Ps: pour plus de détail sur le mécanisme theorique de couplage entre trous noir et expansion, cf le papier de Croker et al de 2019 (passé sous mon radar à l'époque) : https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ab32da/pdf 

 

Pour (trop?) simplifier, l'idée est que la linéarisation des équations d'Einstein pour décrire l'univers à "petite échelle" comme une somme de la métrique cosmologique (en expansion) et d'une métrique "classique" (i.e. les équations de Newton) n'a de sens que si les objets compacts (étoiles, galaxies, etc) sont non relativistes.

 

On sait déjà depuis longtemps que ça ne marche pas pour notre objet préféré (le photon) puisque celui-ci est redshifté lorsqu'il se balade dans l'univers. Dit autrement:  l' énergie du photon est couplée avec l'expansion.

Ce que tente de démontrer l'article, c'est qu'il existe une forme de couplage similaire pour un autre objet relativiste moins bien connu mais très médiatique : le trou noir. Autrement dit, si les étoiles normales vivent leur vie sans être affectées par l'expansion , ça n'est pas le cas pour les trous noirs, leur énergie varie avec l'expansion !

 

 

Modifié 18 février 2023 par PascalD

[Kirth 4 250]

Il

Il y a 12 heures, PascalD a dit :

Autrement dit, si les étoiles normales vivent leur vie sans être affectées par l'expansion , ça n'est pas le cas pour les trous noirs, leur énergie varie avec l'expansion !

 

Je ne prétends évidemment pas avoir tout compris, mais il me semble que leurs conclusions ne s'arrêtent pas là.

Ils avancent que les trous noirs stellaires seraient à leur tour responsables de l'expansion, et c'est là que ça devient encore plus sensationnel.

[jackbauer 2 13 762]

Il y a 14 heures, PascalD a dit :

Autrement dit, si les étoiles normales vivent leur vie sans être affectées par l'expansion , ça n'est pas le cas pour les trous noirs, leur énergie varie avec l'expansion !

 

Donc leur énergie, pas leur masse. Je n'ai jamais entendu parler d'une telle théorie, même en lisant les plus grands spécialistes des TN

 

citation de "ça se passe la-haut" :

 "...la même équipe publie une analyse théorique de ces observations et arrive à la conclusion que les trous noirs contiendraient de l'énergie du vide, n'auraient pas de singularité et ne seraient rien d'autre que l'origine de ce qu'on appelle l'énergie sombre !..."

 

Par quel miracle les TN contiendrait l'énergie du vide ? Et puis cette révolution : pas de singularité dans les TN ?

[Mercure 867]

A ma connaissance l'énergie du vide (qui existe en tant que telle) est une tentative d'explication de l'expansion, de son 'carburant'.

Et ça marche d'ailleurs très très mal.... je ne sais plus de tête l'écart mais il est de plusieurs dizaines de magnitudes.

Je ne suis pas certain qu'il y ait une relation définitivement établie entre énergie du vide et expansion.

[jackbauer 2 13 762]

Oui, mais là on parle d'interaction entre énergie du vide et TN

Citation d'E. Simon :

"...Une conséquence majeure de ce résultat est que la matière relativiste, située n'importe où, peut devenir cosmologiquement couplée au taux d'expansion. Cela a des implications pour les modèles de trous noirs sans singularité, tels que ceux avec des intérieurs à énergie du vide. Dans ces trous noirs, l'énergie de contrainte, et donc leur masse gravitationnelle, peut varier dans le temps avec le taux d'expansion..."

 

ça fait des dizaines d'années que je lis et essais de comprendre tout ce qui concerne les TN, et je n'ai jamais entendu parler de "TN avec des intérieurs à énergie du vide"...

 

En fait c'est une remise en cause de tout ce que l'on savait sur les TN, selon les auteurs !

extrait d'un autre article :

https://trustmyscience.com/trous-noirs-supemassifs-source-energie-noire/

 

"...Il s’agit de la première preuve observationnelle que les trous noirs contiennent en fait de l’énergie du vide et qu’ils sont de fait « couplés » à l’expansion de l’Univers, augmentant en masse à mesure que l’Univers se dilate — un phénomène appelé « couplage cosmologique ». Si d’autres observations le confirment, le couplage cosmologique redéfinira notre compréhension de ce qu’est un trou noir.

Duncan Farrah, auteur principal de l’étude et astronome de l’Université d’Hawaï, déclare dans un communiqué : « Nous disons en réalité deux choses à la fois : qu’il existe des preuves que les solutions typiques des trous noirs ne fonctionnent pas sur une très longue échelle de temps, et que nous avons la première proposition de preuve de source astrophysique pour l’énergie noire ».

Modifié 17 février 2023 par jackbauer 2

[Mercure 867]

Je n'ai pas lu l'article de 'trustmyscience.com', plus tard, mais intuitivement concernant le vide est-il établi qu'il n'y en a pas dans un trou noir? Indépendamment de l'hypothèse qui fait le sujet?

A partir de là qu'il y ait de l'énergie du vide dans un trou noir semble presque normal, bien qu'à contrario vu la compactification des particules ce vide soit moins présent sauf à ce qu'il soit lui aussi compacté (oui, je sais... mais avec la mécanique quantique sait-on jamais)?

Et bien sûr c'est autre chose que de dire que c'est dans les trous noirs que cette énergie est principalement, parce-que l'objet est relativiste.

Encore une fois ce serait excellent d'avoir le point de vue de vrais pros qui arrivent à discerner la lumière dans tout cela.

Parce-qu'il est ennuyeux, à mon avis, de voir figurer le mot preuve dans une communication qui n'est pas encore passé au crible de la petite population qui peut réellement juger de sa validité et de son importance au-delà de l'enthousiasme des amateurs.

[PascalD 4 385]

Le 17/02/2023 à 15:33, jackbauer 2 a dit :

Donc leur énergie, pas leur masse.

E=mc². En RG l' énergie gravite. Dans ce contexte, énergie et masse, c'est la même chose.

 

Le 17/02/2023 à 15:33, jackbauer 2 a dit :

Je n'ai jamais entendu parler d'une telle théorie,

Voir le papier de Croker , qui date de 2019 que je cite  plus haut.

 

Il y a 20 heures, Mercure a dit :

mais intuitivement concernant le vide est-il établi qu'il n'y en a pas dans un trou noir?

C'est le contraire: les trous noirs sont une solution de la RG avec un intérieur vide (et , pour les trous noir "classiques", une singularité au centre). La question de décrire l'espace-temps intérieur du TN a été abordée par Penrose et le moins qu'on puisse dire c'est que ce n'est pas intuitif.

 

Les solutions statiques (TN de Schwarzschild) et en rotation (TN de Kerr) ne sont exactes que si le trou noir est plongé dans un espace-temps plat.

L'article semble indiquer que quand on cherche des solutions plongées dans un espace-temps homogène, isotrope et en expansion (métrique RW) alors on peut avoir des solutions sans singularité.

 

Je ne connais pas les détails. Faudrait que dg2 passe par là...

 

Quant aux trous noirs sans singularité, à part dans les papiers de gravité quantique (mais ça n'a pas l'air d'être le contexte ici) , j'en avais jamais entendu parler non plus.

 

 

edit:

En parcourant la bibliographie des articles dont il est question dans ce fil, on trouve un exemple d'ersatz de trou noir (dénommé "gravastar", i.e. un objet juste un poil moins compact qu'un trou noir de Schwarzschild), sans singularité avec un intérieur soumis à une pression négative : 

 

https://arxiv.org/pdf/1811.09589.pdf

 

Extrait:

Citation

Thus, in principle, if we could represent a collapsing star by a quasistatic series of increasingly more compact equilibrium configurations, we would see it undergo a phase transition which occurs first at the center and then spreads out towards the surface. As the radius of the star approaches the Schwarzschild radius from above, R → R+S , the radius of the negative pressure region approaches it from below, R0 → R−S . In the ultra compact limit when R = R0 = RS, the Schwarzschild interior solution (2.8) and (2.9) shows that the whole new interior region is described by the equation of state p = −E for r < R = R0 = RS. In this ultra compact limit, the interior metric functions given in (2.9) describe a patch of a modified de Sitter spacetime

En mauvais français: si on décrit l' effondrement d'une étoile presque aussi massive qu'un trou noir comme une série de plus en plus compacte d'équilibres hydrodynamiques, on constate qu'il se produit une transition de phase qui commence au centre et se propage vers la surface. Lorsque le rayon de l'étoile en effondrement diminue pour approcher le rayon de Schwarzschild, la région  intérieur soumise  à une pression négative augmente vers la même limite. L'intérieur de l'étoile est alors décrit par un espace-temps de De Sitter.

 

Espace-temps de De Sitter  == espace-temps contenant seulement de l'"énergie noire" .

 

Je soupçonne que la raison pour laquelle ces trucs ne sont pas présents dans les bouquins de vulgarisation est que la stabilité de ces objets est pour le moins controversée. Comme les objets compacts stationnaires sont déjà assez difficiles à décrire, personne à ma connaissance ne s'est lancé dans une tentative de description pas trop mathématique des objets compacts instables.

Modifié 18 février 2023 par PascalD

[jmco 74]

Vue de ma petite planète d'astronome amateur lambda :

- la masse-énergie comprise à l'intérieur de l'horizon d'un TN est proportionnelle au rayon de l'horizon

- du fait de l'expansion le rayon du TN s'agrandit; est-ce cela le couplage cosmologique cité dans les papiers ?

- donc les TN grandiraient du seul fait de l'expansion sans avoir besoin d'accrêter beaucoup de matière

- mais comme il grandissent, l'intérieur de leurs horizons ont une énergie du vide croissante

- comme il faut conserver l'énergie totale, l'espace situé à l'extérieur des horizons se gave d'énergie négative

- cqfd : source d el'accélération

Bon c'était juste pour faire avancer un peu avec mon niveau d' (in)compréhension

Modifié 18 février 2023 par jmco

[PascalD 4 385]

Il y a 1 heure, jmco a dit :

- la masse-énergie comprise à l'intérieur de l'horizon d'un TN est proportionnelle au rayon de l'horizon

Oui, mais seulement dans le cas d'un TN sans rotation.

Il y a 1 heure, jmco a dit :

- du fait de l'expansion le rayon du TN s'agrandit; est-ce cela le couplage cosmologique cité dans les papiers ?

Non je ne crois pas. L'argument pour justifier le couplage porte sur la conservation locale de l'énergie d'une part, et des considérations sur le terme de pression des objets compacts d'autre part. Je n'ai pas les connaissances permettant de bien comprendre comment ça s'articule physiquement, il faudrait qu'un pro de la RG fasse une explication de texte sur ce point. @dg2 ?

 

Il y a 1 heure, jmco a dit :

- donc les TN grandiraient du seul fait de l'expansion sans avoir besoin d'accrêter beaucoup de matière

Oui c'est bien l'idée il me semble. De ce que je comprends, sur le long terme, les effets du couplage avec l'expansion sont significatifs pour les trous noirs (stellaires ou primordiaux), alors que cet effet est négligeable pour les objets ordinaires (étoiles, galaxies, clusters de galaxie)

 

Il y a 1 heure, jmco a dit :

- comme il faut conserver l'énergie totale, l'espace situé à l'extérieur des horizons se gave d'énergie négative

Non je ne crois pas; De ce que je comprends, les auteurs suggèrent que l'énergie noire qui entre dans le modèle de concordance est un effet de moyenne de toutes les contributions des trous noirs présents dans l'Univers. Ils seraient la source principale de ce truc.

 

Modifié 18 février 2023 par PascalD

[jackbauer 2 13 762]

Comme on pouvait s'en douter, l'annonce est loin de convaincre tout le monde chez les spécialistes :

 

https://www.universetoday.com/160139/are-black-holes-the-source-of-dark-energy/

extrait en traduction automatique :

La corrélation, pas le couplage ?
Naturellement, ces affirmations ont été accueillies avec un certain scepticisme par la communauté astronomique / astrophysique. En particulier, l’affirmation des auteurs selon laquelle leurs observations constituent une preuve de couplage a été contestée parce qu’elle confondait corrélation et causalité. L’astrophysicien, auteur, communicateur scientifique et contributeur principal de Forbes, Ethan Siegel, a abordé cette question dans un récent épisode de Ask Ethan – une série spéciale dans sa chronique Starts with a Bang!, où il répond aux questions du public. En examinant leurs recherches, Siegel note comment les conclusions des auteurs reposent sur une hypothèse majeure.
Cette hypothèse est qu’il existe « une relation universelle entre la masse du trou noir central et la masse des étoiles au sein d’une galaxie, qui peut évoluer au cours du temps cosmique mais devrait être universelle à un moment particulier ». À partir de là, ils ont comparé les SMBH qu’ils ont choisis pour leurs données d’échantillon afin de déterminer s’il existe un « paramètre de couplage » (représenté par k) qui a la même valeur à travers le temps cosmique. En fin de compte, l’équipe a déterminé avec une confiance de 99,8% que k a une valeur non nulle. Bien qu’apparemment convaincante, cette conclusion se résume à une relation supposée. Comme l’a conclu Ethan :

« Les auteurs supposent l’existence d’un couplage qui n’existe pas et attribuent l’évolution perçue des rapports de masse trou noir / masse stellaire à un couplage, alors que ce qui se passe est que ces galaxies et leurs trous noirs évoluent. Puisque nous ne mesurons chaque galaxie qu’à un « instantané » dans le temps, nous n’avons aucun moyen de savoir comment un objet individuel évolue, et cette méthode particulière est précisément la façon dont les auteurs de l’article se trompent eux-mêmes, et par extension, quiconque les croit.
 

[PascalD 4 385]

Oui, en même temps ça va être compliqué de suivre l'évolution du même trou noir sur des milliards d'années ...

donc il va falloir imaginer un autre moyen observationnel pour confirmer ou exclure leur hypothèse.

 

Et d'autre part, ça serait intéressant de voir dans quelle mesure le mécanisme de couplage suggéré par Croker est physiquement plausible, ou s'il y a un loup théorique de caché dedans...

 

[Huitzilopochtli 6 614]

Toute autre intervention de ma part n'ayant pas pour objet de vous remercier de vos commentaires ne serait pas forcément pertinente. Raison pour laquelle j'en reste à vous lire attentivement. 

[Diziet Sma 2 159]

Le 17/02/2023 à 22:13, Mercure a dit :

mais intuitivement concernant le vide est-il établi qu'il n'y en a pas dans un trou noir? Indépendamment de l'hypothèse qui fait le sujet?

 

La rayonnement de Hawking postule que le vide quantique produit en permanence des paires particules-anti particules qui s'annihilent presque aussitot.

Sauf une fraction de celles qui se créent à proximité de l'horizon des événements du TN, ou une des 2 particules peut s'échapper à cause des effets de marée du champ gravitationnel.

D'ou " évaporation " du TN et perte de masse.

On peut donc dire qu'il est établi qu'il y a du vide dans les TN.

 

Pour revenir à l'article de Farrah and co, il semblerait que l'argument crucial des auteurs repose sur le fait d'avoir retrouvé empiriquement une valeur du facteur de couplage cosmologique, proche de la valeur théorique proposée par l'article de Croker de 1999.

Même si la marge d'erreur est plutot large ; ils trouvent k=3.11 ( +1.19/ -1.33 ), sachant qu'en plus k est en exposant dans la formule proposée par Croker.

En espérant que ce résultat inespéré n'ait pas aveuglé les auteurs en les faisant prendre une corrélation pour une causalité.

[jackbauer 2 13 762]

Le 17/02/2023 à 23:23, PascalD a dit :

En parcourant la bibliographie des articles dont il est question dans ce fil, on trouve un exemple d'ersatz de trou noir (dénommé "gravastar", i.e. un objet juste un poil moins compact qu'un trou noir de Schwarzschild), sans singularité avec un intérieur soumis à une pression négative : 

 

Mille merci PascalD !

Voilà peut-être où en veulent venir les auteurs en proposant, sans la nommer, cette fascinante théorie alternative aux TN proposée en 2001 par P. Mazur et E. Mottola

"Gravitational vacuum condensate stars" (étoiles à condensat de vide gravitationnel) : GRAVASTAR

Pour faire court, le gravastar nait comme un TN mais le processus d'effondrement de l'étoile s'arrête à un certain niveau, ce qui permet d'éviter l'épineux problème de la singularité.

 

Pour plus d'infos je me suis plongé dans ma bible, que je conseille à tout le monde :

"Le destin de l'univers" de JP Luminet, somme énorme sur tous les objets théoriques ou réels de l'univers (paru en 2006)

 

J'ajoute que les premières observations d'ondes gravitationnelles ont mis à la poubelle pas mal de théories alternatives aux TN, mais à ma connaissance pas celle des gravastars  ; D'après ses (rares) défenseurs une fine analyse de ces observations permettra peut-être de distinguer les fusions de TN de celle de gravastars...

 

 

 

 

Modifié 19 février 2023 par jackbauer 2

[PascalD 4 385]

ça a l'air d'être une marotte de Croker, les gravastars :

https://arxiv.org/abs/1612.07245

Citation

Gravitational vacuum stars (gravastars) have become a viable theoretical alternative to the black hole (BH) end-stage of stellar evolution. These objects gravitate in vacuum like BHs, yet have no event horizons. In this paper, we present tests of the gravastar hypothesis within flat Friedmann cosmology. Such tests are complementary to optical and gravitational wave merger signatures, which have uncertainties dominated by the poorly constrained gravastar crust.[...]

 

Un papier de 2016 (  https://arxiv.org/pdf/1602.08759.pdf ) semble exclure que GW150914 soit dû à des gravastars. 

Modifié 19 février 2023 par PascalD