Question pour dg2 : interférométrie

[bruno beckert 746]

Bonjour

Lors d'une conférence à l'IAP sur les trous noirs, il a été évoqué, si j'ai bien entendu, que l'interférométrie optique était impossible.
C'était probablement, un abus de langage dans le cadre de l'exposé pour situer les projets d'interférométrie radio devant permettre, eux, d'identifier un TN.
Ai je, dans ce cadre, bien compris ?

Bon ciel

[Ce message a été modifié par bruno beckert (Édité le 04-01-2012).]

[dg2 2 034]

À ma connaissance, on ne sait pas faire de l'interférométrie optique sur des grandes lignes de base (centaines de m, disons), alors qu'on sait le faire en radio puisque qu'il "suffit" d'enregistrer la phase des signaux et de fabriquer numériquement les interférences en différé avec un corrélateur. La difficulté est d'ingurgiter le flot de données adéquat, qui est proportionnel à la fréquence, d'où la difficulté de rabaisser la longueur d'onde pour améliorer la résolution : à 1 mm de longueur d'onde, la fréquence est de 3x10^8/0,001, soit 300 GHz, et c'est ce genre de débit (plusieurs centaines de Go/s) que vous devez stocker, d'où les limites actuelles.

[a s p 0 6 845]

http://www.mpe.mpg.de/ir/gravity/index.php

"GRAVITY will be able to study motions to within a few times the event horizon size of the Galactic Center massive black hole and potentially test General Relativity in its strong field limit. "

c'est de l'interférométrie optique en infra rouge. je ne sais pas où en est le projet.

[bruno beckert 746]

Merci pour la réponse rapide

Il était donc, si j'ai bien compris, plutôt question de la longueur de la base

Merci encore

[dg2 2 034]

Si vous ne faites pas de l'imagerie, mais de l'astrométrie, vous obtenez en interférométrie une précision considérable, même avec une base limitée. C'est pour cela que GRAVITY annonce/va pouvoir localiser un point chaud en train de tomber dans Sgr A* avec une précision de quelques dizaines de microsecondes d'arc. Mais ce n'est pas de l'imagerie.

[dg2 2 034]

quote:

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Il était donc, si j'ai bien compris, plutôt question de la longueur de la base

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En optique/proche IR (mettons un micron), pour une résolution de 50 microsecondes d'arc, il vous faut une base de plusieurs kilomètres, ce qui à ma connaissance est hors de portée. Comme de plus Sgr A* est opqaue en optique, il faut aller en IR et rallonger la longueur d'onde, ce qui augmente d'autant la base... Il est plus simple techniquement de multiplier la longueur d'onde et la base par 1000 (1mm et plusieurs milliers de km).

[Superfulgur 16 108]

Il existe un projet fou et fascinant, et probablement assez utopique, d'imager avec une très bonne résolution (disons, pour fixer les idées, 100 x 100 pixels...) le trou noir galactique, c'est à dire le plus grand et le plus proche, au delà, c'est encore plus de la SF...
Ce projet vise à mettre en réseau VLBI les antennes/réseaux millimétriques/submillimétriques, pour obtenir une ligne de base de la taille de la Terre, pour fixer les idées.
En théorie, apparemment, c'est jouable, dans le monde réel, par contre...

[dg2 2 034]

Le trou noir central de M87 n'est probablement pas plus que trois fois plus petit que Sgr A* (1000 fois plus gros, 2000 fois plus loin).

Ceci étant, le projet en question me semble être MAXIM, un interféromètre X spatial http://maxim.gsfc.nasa.gov/docs/mission/mission.html , avec une résolution annoncée (ou fantasmée) de 0,1 microseconde d'arc.

[Superfulgur 16 108]

Nan, nan, je parle du projet d'une équipe japonaise, qui veut "lier" les interféromètres Alma du Chili, celui de Mauna Kea, SMA, la grande antenne de 50 m mexicaine, l'ATCA australien, d'hypothétiques antennes installées au Pôle Sud, etc...

[dg2 2 034]

Si c'est en millimétrique, on ne gagne rien en résolution puisque les réseaux existants couvrent déjà la surface terrestre. Pour imager le TN galactique avec 100 pixels de large en millimétrique, il faudrait des bases plus grandes que la distance Terre-Lune.

[biver 6 615]

Oui mais de l'interferometrie centimetrique a submillimetrique, il doit y avoir un pas de geant...: l'atmosphere
En centimetrique elle ne joue pas, mais en submm elle n'est pas 100% transparente et induit des dephasages entre les antennes, qui a mon avis sont plus difficiles a suivre sur 10000km que sur 100-1000m...
Nicolas

[jackbauer 2 13 778]

Le programme spatial russe ressemble à une longue litanie d’échecs ces temps derniers… (Phobos-grunt, Soyouz ) . Pourtant un succès est passé presque inaperçu, celui du radiotelescope envoyé dans l’espace, Radioastron, lancé en juillet dernier : http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/radioastron-le-hubble-russe-a-observe-son-premier-quasar_35221/

Extrait :
« …À terme, lorsque Spektr R sera à 360.000 km de la Terre, il battra un nouveau record de taille pour un instrument astronomique en permettant des observations avec une résolution de 1/100.000 de seconde d’arc.
On devrait pouvoir s’approcher très près de l’horizon des évènements d’un trou noir supermassif puisque l'instrument montrera des détails au cœur des galaxies actives de l’ordre de deux fois la taille de cet horizon… »

A noter dans le dernier n° de C&E une interview très intéressante d’Antoine Labeyrie qui croit plus que jamais dans son concept d’hypertelescope (il espère produire une image de Betelgeuse l’été prochain… ou le suivant…)
Lui qui a participé activement à la remise au goût du jour de l’interférométrie dans les années 70, déclare maintenant s’être fourvoyé ! Trop complexe, trop chère en temps et en moyens pour peu de résultats…

[Superfulgur 16 108]

Moui, espérons juste que Antoine ne tombe pas de Charybde en Scylla...

[Superfulgur 16 108]

J'avais évoqué plus haut la possibilité d'imager directement un trou noir, le résoudre, c'est à dire voir "l'empreinte" de son horizon des événements sur le fond de ciel avec un réseau millimétrique (ou subm) de taille continentale. Le projet évoqué était japonais.

En voici un autre, qui confirme que la seule approche possible aujourd'hui, est bien submillimétrique et millimétrique. Il s'agit du Event Horizon Telescope.
http://www.haystack.mit.edu/ast/uvlbi/mm/eht.html

Il n'y a pas aujourd'hui d'alternative pour imager le trou noir du centre galactique, le seul qui soit accessible, du fait de sa proximité et de sa taille apparente.

Donc : réseau VLBI de taille planétaire, submillimétrique et millimétrique. Evidémment, c'est plus facile à dire qu'à faire.
Rendez-vous dans 10-15-20 ans...

[dg2 2 034]

quote:

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Il n'y a pas aujourd'hui d'alternative pour imager le trou noir du centre galactique, le seul qui soit accessible, du fait de sa proximité et de sa taille apparente.

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Ce n'est probablement pas le seul. Celui de M87 est dans les 2000 fois plus loin, mais il est probablement plus de 1000 fois plus gros, donc au final son diamètre apparent n'est guère plus petit (moins d'un facteur 2), et le trou noir est qui plus est plus actif. Le trou noir de M31 est lui aussi susceptible d'être imageable si l'estimation haute de sa masse (plusieurs centaines de millions de masses solaires) est confirmée, mais sa luminosité radio est très faible. Plus petit mais moins faible, il y a aussi celui de M60, mais il faudra étendre l'interféromètre dans l'espace, et en mode millimétrique car en centimétrique M60 est probablement invisible. Avec un interféromètre millimétrique spatial, on pourrait alors espérer voir d'autres trous noirs supermassifs comme ceux de M84, M104 ou Centaurus A.

[ChiCyg 0]

Juste une petite question de l'ignorant que je suis :
Qu'est ce qu'on peut espérer d'une observation "résolue" d'un trou noir ?
Quelles hypothèses ces observations pourraient confirmer ou infirmer ?
Uniquement la taille et donc la masse ou plus ?

[dg2 2 034]

La région la plus lumineuse du disque d'accrétion se trouve être relativement indépendante du moment cinétique. Dans ce contexte, le diamètre angulaire suffit à briser la dégénérescence entre masse et distance : pour Sgr A*, l'incertitude sur la masse est directement fonction de celle sur la distance, puisque les éphémérides des étoiles que l'on voit autour n'ont pas d'échelle de longueur pour tout calibrer (comme dans le Système Solaire il y a deux ou trois siècles). D'un point de vue plus fondamental, vous pouvez même envisager de tester la validité de la relativité générale en champ fort par ce biais, même si en pratique ça n'est pas ce qui attire le plus les radioastronomes impliqués dans le projet, et que les tests avec les détecteurs d'ondes gravitationnels seront a priori plus contraingnants... quand ils auront vu quelque chose. Si en plus de la forme, vous mesurez la luminosité du disque en plusieurs points, alors là vous commencez à être sensible au moment cinétique car la vitesse orbitale du bord interne du disque est, elle, fortement dépendente du moment cinétique. Mais à mon avis, on est plus à essayer de mesurer le diamètre du bord interne du disque (et donc de la silhouette du trou noir) que sa luminosité. Disons que en terme de reconstruction d'image, cela paraît être la première étape à franchir.

[Thierry Legault 5 814]

celui de M87 est mille fois plus gros, mais c'est en masse ou en diamètre ? Si c'est en diamètre, alors en masse ça fait un rapport d'un milliard, mais comme il me semble que le nôtre est estimé à 3 millions de masses solaires, pour M87 ça ferait...beaucoup ! (trop ?)

[Ce message a été modifié par Thierry Legault (Édité le 19-01-2012).]

[Superfulgur 16 108]

En masse, à la louche, les + gros connus font çà : quelques milliards de masses solaires. De mémoire, M 87, c'est 3 à 6 milliards.

[jackbauer 2 13 778]

Pour completer : http://www.spacedaily.com/reports/Scientists_Prepare_to_Take_First_Ever_Picture_of_a_Black_Hole_999.html

extrait :
"...If we find the black hole's shadow to be oblate instead of circular, it means Einstein's General Theory of Relativity must be flawed," he said. "But even if we find no deviation from general relativity, all these processes will help us understand the fundamental aspects of the theory much better..."

[Kirth 4 250]

quote:

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celui de M87 est mille fois plus gros, mais c'est en masse ou en diamètre ? Si c'est en diamètre, alors en masse ça fait un rapport d'un milliard, mais comme il me semble que le nôtre est estimé à 3 millions de masses solaires, pour M87 ça ferait...beaucoup ! (trop ?)

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En fait non. La dimension apparente d'un trou noir, c'est son rayon de Schwarzschild. Or, le Rs (= 2GM/c2) est proportionnel à la masse. Un trou noir 1000 fois plus lourd aura donc un Rs 1000 fois plus élevé.
C'est la densité apparente des trous noirs qui varie avec la masse, devenant très faible (<1) pour certains TN supermassifs.

[dg2 2 034]

quote:

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celui de M87 est mille fois plus gros, mais c'est en masse ou en diamètre ?

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C'est la même chose, en fait, le rayon est proportionnel à la masse.

[Thierry Legault 5 814]

ok c'est clair (en plus j'ai dû le savoir puis l'oublier)

[JMBeraud 1 772]

Intéressant tout ça.

Auriez vous une idée de la meilleure résolution de Sgr A ou du trou noir de M87? Hubble en visible ou autre gros bousin terrestre? Et dans les autre longueurs d'ondes?

JMarc

[Ce message a été modifié par JMBeraud (Édité le 21-01-2012).]

[jmco 74]

Bonjour,

C’est un peu hors sujet, mais c’est la formule de calcul du rayon de Schwarzschild qui me fait réagir. Je m’explique :
Il y a longtemps que je me demande si l’Univers observable pourrait-être un trou noir « vu » de l’intérieur ? Idée sans doute saugrenue ?
La dite formule me donne donc envie de l’appliquer, juste pour voir ce que cela donnerait, comme rayon de Schwarzschild Rs d’un tel ‘’Univers – trou noir’’, avec ce que l’on connait de la densité de l’univers observable :

Rs = 2GM/c2
Avec M = masse de l’univers ‘’trou noir’’ = 4/3 π Rs3ρ où ρ est la masse volumique moyenne
Donc Rs = 2G 4/3 π Rs3 ρ /c2 =8/3 G π Rs3 ρ /c2
Soit Rs = (3 c2 / (8 G π ρ )(1/2) = c/2 (3 / (2 G π ρ )(1/2)
G= 6,67 10-11
ρ= 10-26
Rs =1,5 108 (1,5/(6,67 10-11 3,14 10-26 )) (1/2) = 1,5 108 (1,5/(6,67 3,14) 10-37)) (1/2)
Rs =1,5 108 (0,716 1036)) (1/2) =1,5 108 0,846 1018= 1,27 1026 m = 1,27/9,46 1011 al = 13,4 109 al
C’est grosso-modo le rayon de l’univers observable … La coïncidence me laisse songeur …
L’horizon cosmologique est-il aussi l’horizon des évènements d’un Univers-trou noir ?

Je ne sais pas interpréter le résultat de ce calcul trivial ; j’imagine que quelqu’un a la réponse , à moins qu’il n’y ait quelque erreur ou ‘’biais’’ dans le calcul ?