Trous noirs galactiques

[michelR 5 009]

Je viens de lire un truc qui m'a interpellé.

Dans un trou noir stellaire (disons quelques masses solaires) la densité de
ces objets est colossale (genre un miard de tonnes dans un dés à coudre).

Dans un trou noir géant comme ceux au centre des galaxies (des miards de
masses solaires)la densité est très faible (des centaines de fois moins que
la densité de l'eau) car elle est inversement proportionnelle au carré
de sa masse.

Pourquoi la densité est si faible ?

Pourquoi ne peuvent t'ils pas plus "s'effondrer sur eux-même" ?

Y a t'il une loi (sûrement) qui l'empêche ?

Si des fusées des la cosmo ou de la physique passent par là, merci d'avance.

Michel

[Francis Adelving 0]

C'est tout "simple" :

Le rayon d'un trou noir est proportionnel à sa masse ( Rayon de Schwarzchild R = 2MG/c^2)

La densité, c'est le rapport masse / volume
Le volume d'une sphère est proportionnel au cube du rayon (4/3 PI*R^3), donc la densité est proportionnelle à M/M^3 = 1/M^2 , donc inversement proportionnel au carré de la masse, donc plus le trou noir est massif , moins il est dense.

Francis

[michelR 5 009]

Merci Francis.

Je vais me coucher moins bête ce soir!

[PascalD 4 385]

C'est trompeur cette histoire de densité, parce que si pour l' observateur extérieur, on peut considérer que le rayon de l' objet matériel constituant le TN vient tout juste de franchir l' horizon (et même, n' a pas encore complètement franchit celui-ci), ce qui donne effectivement une densité faible pour un trou noir galactique, pour un observateur qui plonge dans le TN, en revanche, le rayon de l' objet matériel constituant le TN est beaucoup plus petit, voire nul à la limite, en théorie (en pratique évidemment on n'en sait rien vu qu'on ne sait pas comment se comporte la matière à cette échelle d' énergie), ce qui donne une densité infinie.

[Kirth 4 250]

Le problème est que dans cette notion on confond le rayon "matériel" de l'objet, dont on ne sait rien, avec le rayon de Schwarzchild, qui est immatériel.
On est à la limite de l'abus de langage.

[PascalD 4 385]

Ah , mais non Kirth, j' insiste : Vu de l' extérieur du trou noir, le "moyen" matériel est situé pile à l' horizon immatériel. Le trou noir se "gèle" quand le rayon de l' astre tends vers l' horizon, à cause de la dilatation relative du temps due à la gravitation.

C'est pour un observateur sur une trajectoire de collision avec le trou noir que les choses sont plus compliquées.

[Kirth 4 250]

Je crois que je comprends l'idée, PascalID.
Mais quand on parle de comparer les densités des trous noirs, on se place intuitivement "à l'intérieur" du TN, et on essaye d'imaginer à quoi ressemble et combien pèse une cuillerée de matière.

[Superfulgur 16 108]

C'est sûr...
J'ai jamais compris ce qui se passait à "l'intérieur" d'un trou noir dont l'horizon mesure, disons, 10 milliards de kilomètres, comme celui d'un trou noir supermassif de 3 milliards de ms, à la louche, sachant qu'à "l'intérieur", on est supposé tomber sur une singularité. Perso, j'imagine des sortes de géodésiques à sens interdit, mais je ne sais pas si quelqu'un a une idée "claire" de çà.........

PascalD, ta remarque sur l'horizon du TN me laisse perplexe... Si j'ai bien compris (?) tu dis que sur l'horizon, de notre point de vue, le temps se fige. Je crois que tu dis çà... Mais tu sais, c'est vrai aussi, si je ne me trompe pas, pour la singularité du big bang... A z : 1100 (le RFC) le temps s'écoule en gros 1100 fois plus lentement que chez nous (de notre point de vue, bien sûr) et à z : infini, c'est à dire au "moment" même du big bang le temps s'arrête (de notre point de vue).

Bref, je n'arrive pas à mesurer la pertinence de ta remarque, et, plus généralement, pour faire avancer le débat, j'y comprend rien.

[PascalD 4 385]

Oui, Superfulgur, c'est bien ça que je dis : lors de l' effondrement en TN, vu de loin, la surface de l'objet matériel qui est à l' origine du TN s' effondre de moins en moins vite lorsqu' elle tends vers l' horizon, et le rayon de cet objet ne devient "plus petit" que l' horizon (quelque soit ce que ça puisse vouloir dire) qu' après un temps infini ...

Pour le dire autrement (et si j' ai bien compris) :
Vu de l' extérieur, l'horizon théorique d'un trou noir ne se forme jamais (mais on reçoit le dernier photon qui puisse sortir au bout d'un temps fini malgré tout)

Kirth : A l' intérieur du TN, la matière a une densité infinie (elle est concentrée en un point : la singularité), selon la RG. Autrement dit, pour interpréter physiquement, vu de l' intérieur nous n' avons aucune théorie permettant de prédire quelle est la densité de la matière, ni même si la matière existe encore.

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 04-05-2012).]

[Superfulgur 16 108]

Oui, mais enfin, avec ta logiquee sophistique, "vu de l'extérieur", le big bang n'a jamais lieu non plus.

J'y comprend rien, je crois que je vais me tourner vers des cosmologies plus spéculatives, mais qui, au moins, donnent des réponses définitives.

[Superfulgur 16 108]

PascalD,

J'y pense, ya un problème dans ton image, qui apparemment est juste :
Tous les quinze jours, on reçoit un Press Release qui annonce qu'on a observé :
- du gaz tomber dans un trou noir
- une étoile tomber dans un trou noir

En te lisant, je me dis que c'est étonnant : ces évènement ne devraient pas apparaître comme des "bouffées" de X et de Gamma, voire de V, comme on nous les vend tous les quinze jours pour qu'on fasse des articles, puisque, effectivement, le redshift de ces phénomènes devraient être infinis à l'horizon...

Donc, on nous ment : ce qu'ils voyent se passent loin de l'horizon, en fait.

J'avais jamais réflèchi à çà...

Merci, PascalD, et pardon, pardon à tes amis, pardon à ta famille, pardon à tes proches.

[PascalD 4 385]

quote:

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Oui, mais enfin, avec ta logiquee sophistique, "vu de l'extérieur", le big bang n'a jamais lieu non plus.

J'y comprend rien, je crois que je vais me tourner vers des cosmologies plus spéculatives, mais qui, au moins, donnent des réponses définitives.

---

Edit: Oué, t'as ptet raison. Je viens d'écrire deux conneries successives, donc on peut oublier. J'y reviendrais quand j' aurais les idées plus claires, pour le Big Bang ... Mais pour le trou noir, je suis quasi sûr de ce que j' avance. Celà dit ça veut pas dire que j' ai pas compris de travers ...

Re Edit :
Oui, je pense que les étoiles et autres trucs qui tombent dans les "trous noirs" tombent en fait dans des "objets compacts qui ne peuvent être que des trous noir vu leur masse, leur étendue, et leur (absence de) spectre". Et oui, il y a des chances que les émissions X se passent "assez loin" de l' horizon (sinon on recevrait de l' infra rouge, pas du X)

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 04-05-2012).]

[Kirth 4 250]

J'ai capté PascalID,merci.

L'idée du TN visuellement gelé parce que son effondrement se passe derrière l'horizon, je visualise.

SuperTN, je crois que quand on nous dit "on a vu de la matière tomber dans un TN", on fait référence aux rayons X, gamma, qui sont émis par la matière chauffée dans le disque d'accrétion.
Donc loin de l'horizon, en effet.

[Superfulgur 16 108]

Euh, nan, pourquoi tu dis çà ?
C'est intéressant, cette discussion...
J'espère que t'as pas pris mal mes remarques
Je te faisais juste remarquer que cette histoire de temps qui se fige est troublante, çà ressemble à une aporie.

Au fond, çà interroge sur un autre truc, enfin, je crois, c'est la notion d'un "temps universel", je sais pas comment l'appeler, "temps cosmologique" (?) qui serait "universel" pour tout le monde, à partir du temps "0" du big bang jusqu'à aujourd'hui. Intuitivement, on se dit que les horloges sont identiques, partout dans l'Univers, qu'elle marquent toutes "13.7 miiards d'années". Ta remarque sur le temps au voisinage des TN m'a fait douter de la pertinence de çà.

[mnicole01ca 0]

Il n'y a pas contradiction amha.

Les "bouffées" de radiations que l'on observe ne viennent pas de l'horizon du trou noir mais du disque d'accrétion. Elles peuvent donc nous parvenir sans contredire l'affirmation que, vu de loin, le temps semble s'arrêter à l'horizon de non retour.

Ceci dit, je ne vois pas vraiment l'utilité de parler de densité dans le cas d'un trou noir.

Bye,
Michel

[Ce message a été modifié par mnicole01ca (Édité le 04-05-2012).]

[mnicole01ca 0]

désolé ... double clic par erreur !

[Ce message a été modifié par mnicole01ca (Édité le 04-05-2012).]

[PascalD 4 385]

No problem, je le prends pas mal, c'est juste que pour le Big Bang, je n' ai pas les idées claires, faut que j' y réfléchisse ... Pour les trous noirs, par contre, je ne pense pas avoir écrit de conneries.

[Superfulgur 16 108]

Oui, oui, Kirth, bien sûr, on est d'accord.

Mais du coup, on devrait voir rayonner les TN, si, quand de la matière tombe sur l'horizon, le temps s'arrête : on devrait voir, non loin de l'horizon, à de très hauts redshifts, de la matière tomber "perpétuellement".

C'est peut-être juste un problème de détection (comme en cosmologie) mais çà m'interpelle...

Ah non, en écrivant çà je viens de comprendre. Aux trop haut redshifts, il n'y a plus de signal, donc le temps local du TN est juste énormément dilaté par rapport au nôtre. A y est, j'ai compris. Merci et pardon.

[Superfulgur 16 108]

PascalD, je croivais que tu avais perçu mon second degré... Luminet, depuis des décennies, évoque l'astronaute qui tombe dans un TN et qui meurt instantanément, alors que de notre point de vue, il lève le bras indéfiniment pour nous dire adieu, tout en se redhiftant. Je pensais que tu savais que je savais que tu le savais.
Pardon, pardon à tous.

[vaufrègesI3 15 170]

Super > Tous les quinze jours, on reçoit un Press Release qui annonce qu'on a observé :
- du gaz tomber dans un trou noir
- une étoile tomber dans un trou noir"

Ce qu'on observe se passe en effet loin de l'horizon, ET dans le cadre d'un trou noir pas trop massif.

Deux cas de figure pour une étoile (probablement valable aussi pour des molécules de gaz) :

- Si le trou noir est trop gros (plus de 100 millions de masses solaires), son rayon propre devient plus grand que son rayon de Roche, lequel n'augmente que comme la racine cubique de la masse. Dans ce cas, une étoile ne peut être brisée par les forces de marée qu'à l'intérieur du trou noir, ses débris seront piégés, rien ne sera observable..

- Si le trou noir a une masse comprise entre 5 et 100 millions de masses solaires, le rayon de marée est alors de 10 à 100 fois supérieur au rayon du trou noir lui même, et la dislocation de l'étoile par les forces de marée intervient alors que l'étoile est encore loin de l'horizon, le rayonnement caractéristique qu'elles émettent à cette occasion échappe au trou noir et est observable..

[Ce message a été modifié par vaufrègesI3 (Édité le 05-05-2012).]

[PascalD 4 385]

Ah, je me disais aussi ...

N' empêche que pour le Big Bang, tu m' as mis le doute ...
Ce qui me semble sûr dans le cas du BB:
- Le redshift de la singularité initiale théorique est infini (comme pour la singularité finale du TN)
- La thèse de Hawking portait sur la correspondance TN-BB par inversion du sens du temps: les deux phénomènes sont l' image l' un de l'autre par retournement temporel.
- Une horloge située à un redshift z est vu par nous comme ralentie d'un facteur (1+z). ChiCyg l' avait d' ailleurs rappelé dans un post récent. Donc , le temps se fige juste avant d' arriver à la singularité initiale, aux spéculations bogdanovienne près.
Mais de là à dire quelle heure il était lors du big bang, 0 ou jamais, j' ai un doute, j'y arrive pas.

Décidément j' ai pas toute ma tête ce soir ...

Il dit quoi sur l' heure de la montre de l' astronaute qui sort du Big Bang, Luminet ?

Est-il faux de dire que la singularité initiale (Big Bang) est située à un temps propre fini de 13 etquelques miyards d' années (dépendant de la position de observateur), et une distance propre infinie , alors que la singularité finale d'un TN est située à une distance propre finie de X miyons d' AL (dépendant de la position de l'observateur), et un temps propre infini, par rapport à un observateur lointain (hors de la région où la physique devient spéculative) ?

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 04-05-2012).]