jackbauer 2

Trous noirs : bientôt la première image !!

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Il y a 20 heures, BobMarsian a dit :

Les scientifiques pour l'instant ne s'expliquent pas ce soudain et mystérieux sursaut.

Bah ! il fait une indigestion , une crise de foie ! xD

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Planetary Astronomy
Observing, imaging and studying the planets
A comprehensive book about observing, imaging, and studying planets. It has been written by seven authors, all being skillful amateur observers in their respective domains.
More information on www.planetary-astronomy.com

Il y a 1 heure, jackbauer 2 a dit :

Vous ne savez pas quoi offrir à votre femme (maîtresse, fiancée, ect...) ?

Ah oui ! Surtout que le trou noir il est aussi derrière :)

Chus pas certain que les miennes apprécient ;)

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Hello,

Petites questions aux spécialistes :

Très souvent dans les simulations, comme sur la dernière image de la NASA, les concepteurs des images nous montrent un TN vu par un observateur situé dans un plan légèrement incliné par rapport au plan équatorial matérialisé par le disque d'accrétion,.

 - Que donnerait la vue polaire perpendiculaire au disque ou  proche de la vue polaire ? seulement un disque d'accrétion en anneau ?

 - Si le TN n'est pas actif et sans disque d'accrétion, on ne voit rien  ? seulement l'effet de lentille gravitationnelle  avec éventuellement les étoiles proches et en rotation autour de lui ?

Bref, je n'ai pas trouvé de telles images qui doivent pourtant exister

le disque d'accrétion d'un trou noir supermassif central d'une galaxie spirale est-il forcément parallèle au plan de la galaxie ?

Merci ,

Marc

Edited by marco polo

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Je ne peux que t'orienter pour la première question car je n'ai que des suppositions pour les autres xD.

La simulation proposée plus haut par @jackbauer 2 n'est qu'une partie de la simulation complète. Tu pourras trouver un ensemble de simulations avec différents angles et zooms à cette adresse: https://svs.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/details.cgi?aid=13326&button=recent

Edited by Pulsarx
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Merci Pulsarx. Il est vrai que j'aurais pu suivre le lien vers le site de la NASA donné par Jack !

Etonnant de voir que la vue équatoriale donne une vision globale similaire à la vue polaire, à la différence que nous ne voyons que les deux faces de la partie arrière dans le premier cas,

 

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Bonjour, 

Pour la question 

Il y a 13 heures, marco polo a dit :

Si le TN n'est pas actif et sans disque d'accrétion, on ne voit rien  ? seulement l'effet de lentille gravitationnelle  avec éventuellement les étoiles proches et en rotation autour de lui ?

il y a peut-être la simulation d'Alain Riazuelo qui peut donner une idée. 

 

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Le 09/10/2019 à 16:05, marco polo a dit :

Très souvent dans les simulations, comme sur la dernière image de la NASA, les concepteurs des images nous montrent un TN vu par un observateur situé dans un plan légèrement incliné par rapport au plan équatorial matérialisé par le disque d'accrétion,.

 - Que donnerait la vue polaire perpendiculaire au disque ou  proche de la vue polaire ? seulement un disque d'accrétion en anneau ?

 - Si le TN n'est pas actif et sans disque d'accrétion, on ne voit rien  ? seulement l'effet de lentille gravitationnelle  avec éventuellement les étoiles proches et en rotation autour de lui ?

Bref, je n'ai pas trouvé de telles images qui doivent pourtant exister

le disque d'accrétion d'un trou noir supermassif central d'une galaxie spirale est-il forcément parallèle au plan de la galaxie ?

Merci ,

Marc

Modifié hier à 16:05 par marco polo

 

En vision polaire, les effets relativistes sont moins évidents pour des raisons évidentes de symétrie. Vous verrez le disque, avec un diamètre angulaire supérieure à ce qu'on aurait sans distorsion (c'est un effet de lentille gravitationnelle). Très proche de la silhouette du trou noir, verrez une image secondaire du disque, mais vue de dessous, exactement comme dans la vue de biais postée plus haut, mais en plus symétrique. L'effet est plus marqué à inclinaison modérée, c'est pourquoi ce sont ces simulations que l'on montre. Pour M87*, le disque est quasiment vu en incidence normale.

 

Au passage il y a une erreur (regrettable) dans un des termes fréquemment employés : on ne voit pas l'ombre d'un trou noir. Ce terme n'a pas de sens. Si vous éclairez par une source de lumière ponctuelle un trou noir d'un côté et mettez un écran de l'autre, vous ne verrez jamais d'ombre. Depuis n'importe que point de l'écran il existe un rayon lumineux issu de la source lumineuse qui parviendra à l'écran. En fait, c'est même le contraire : le point de l'écran où la luminosité sera maximale est... celui est est exactement sur l'axe source-trou noir : celui-ci a focalisé la lumière, l'inverse même d'une ombre. Par contre, la situation inverse a un sens : si vous entreposez un trou noir entre un écran lumineux (étendu) et vous, il y a des directions dans lesquelles aucun rayon lumineux ne provient de l'écran. On ne voit donc pas l'ombre du trou noir, mais sa silhouette.

 

L'effet de lentille gravitationnelle sur du noir, c'est noir. Donc sans disque d'accrétion, rien de spectaculaire, sauf si vous êtes près et qu'il peut alors y avoir suffisamment d'étoiles and dans le voisinage angulaire du trou noir. Dans Interstellar, il y a un trou de ver sans disque d'accrétion, et au moment de l'approche c'est ce qu'il se passe (peu importe que ce soit un trou noir ou un trou de ver, vous avez dans les deux cas des effets de lentille et de déflexion).

 

Pour ce qui est de l'axe de rotation du trou noir par rapport à celui de la galaxie hôte, Sgr A* vous indique que ce n'est pas le cas puisqu'on le voit quasiment en vision polaire. Selon que la croissance du trou noir est, récemment, dominée par celle du gaz du disque galactique, ou du gaz du bulbe, ou alors des fusions successives de trous noirs d'autres galaxies, alors l'axe de rotation a plus ou moins de chances d'être aligné avec celui de la galaxie hôte.

Edited by dg2
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Merci beaucoup pour tes explications dg2 (je n'ai pas ton prénom et nous pouvons nous tutoyer :))

Je n'ai pas encore tout compris sur l'ombre du TN, mais je vais insister en me faisant un schéma.

Pour la rotation, mon interrogation portait évidemment sur les visualisations possibles du trou noir  Sgr A* et sur celle extrapolée de M87.

Il me semblait que les jets relativistes expulsés par les trous noirs super massifs des galaxies spirales (quasi plates) étaient quasi perpendiculaires au plan principal de la galaxie. d'après ce que tu dis, si Sgr A devait avaler un disque d'accrétion, et expulser de la matière dans la direction de son axe de rotation, ce jet pourrait arriver vers nous ou du moins dans le plan de la galaxie ?

Marc

Edited by marco polo

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C'est Ok me semble-t-il pour "l'ombre", c'est un problème de vocabulaire. Effectivement silhouette semble plus approprié.

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Saleté de virus... >:(

C'est évidemment secondaire par rapport aux milliers gens qui vont mourir, mais :

 

 

00tt.JPG

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Super, je vais avoir plus de temps pour observer mes comètes à l'IRAM !O.o

Nan... j'aurais préféré que les circonstances ne nous y obligent pas... j'avais 8h de mes observations programmées à la fin des observations EVHT au 30m de l'IRAM qui étaient susceptible d'être utilisées par eux... et j'avoue que si j'avais pu leur laisser ces 8h pour imager le trou noir au centre de la voie lactée ou un autre, je les leur aurais bien volontiers cédées...

Mais rien est fait, car d'ici 3 semaines les radiotélescopes seront peut-être même forcés à fermer s'il y a trop de malades/restrictions...

Enfin, sinon la comète C/2019 Y4 ne reviendra pas avant 4000ans, mais le TN galactique va pas bouger beaucoup d'ici là...

Nicolas

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Posted (edited)

Une nouvelle version (publication 24/03/2021) en lumière polarisée de l'imagerie du trou noir super massif logé au centre de M87 qui montre de fines structures révélant l'environnement magnétique du TN, et ce, toujours par l'équipe de l'EHT (Event Horizon Telescope).

 

https://www.eso.org/public/news/eso2105/

https://www.eso.org/public/images/eso2105b/


Ça me paraît un peu trop beau cette finesse d'image, mais bon, étant donné que je ne suis pas compétant pour en juger.
Bravo quand même pour cet tour de force presque inimaginable surtout pour un objet distant de 55 millions d'années-lumières ! 9_9

 

eso2105a.jpg

eso2105b.jpg

 

PS : Jack ;) doit être en vacances, au bout du monde, visiblement !

Edited by BobMarsian
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Le 25/03/2021 à 12:47, BobMarsian a dit :

Ça me paraît un peu trop beau cette finesse d'image

 

Et vous avez tout -à-fait raison. Il s'agit d'une carte de polarisation superposée à l'image que tout le monde connaît. Néanmoins, cette carte est bien moins précise en réalité. Sur la capture ci-dessous, vous avez une illustration plus réaliste de ce que les données permettent de récupérer en terme de polarisation (en haut). Mais même cela ne correspond pas à des mesures directes. Ce que l'on fait est plutôt d'envisager diverses configurations possibles de polarisation dépendant d'un petit nombre de paramètres et de voir laquelle, et avec quels paramètres, est le plus compatible avec les données (c'est exactement comme cela qu'a été construite l'image, du reste).

 

EHT_Pol.PNG.8c7aaa5a50c1bb8d8bfaa9586509465a.PNG

 

A noter (je ne sais pas si cela a été dit) que l'on considère désormais acquis que l'image a évolué sur les quelques jours où ont été recueillies les données, un phénomène observé à la fois en intensité et en polarisation, donc. Ce n'est pas inattendu puisqu'on savait déjà qu'il s'agissait d'une source variable (comme l'immensité des disques d'accrétion), mais la question de savoir si cela se produisait au niveau du bord interne disque ou pas nécessitait d'être tranchée. C'est une bonne nouvelle pour M87* dont on pourra suivre l'évolution... mais une mauvaise nouvelle pour Sgr A*, bien plus petit donc bien plus variable au point qu'il risque d'être particulièrement difficile à imager.  Ceci dit, cette variabilité n'était pas inattendue puisque l'on savait avec une quasi certitude que le disque était quasiment vu de dessus (inclinaison de 20°, je crois), ce qui fait que le seul effet Doppler était trop faible pour expliquer cette variation d'intensité le long du disque.

 

 

Edited by dg2
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Posted (edited)

La campagne d'observation planifiée pour l'année dernière avait été annulée pour cause de Covid...

Mais celle de 2021 vient de se dérouler, et apparemment, d'après ces twits, ça c'est bien passé ! De nombreux observatoires à travers le monde ont participé. (3 de plus que la dernière fois : the Greenland Telescope, the Kitt Peak 12-meter Telescope, Arizona, et the NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) en France.)

Patience, on aura un nouveau portrait du TN de M87 pour 2022 probablement ! :)

 

 

Capture.JPG

 

 

Une formidable animation, vertigineux film à l'envers du sondage fait par l'EHT pour créer l'image du TN de M87 :

 

 

 

...et je rajoute ça : ;)

https://twitter.com/10943_Brunier/status/1364552784998195203

 

Edited by jackbauer 2
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Le 25/03/2021 à 15:56, dg2 a dit :

A noter (je ne sais pas si cela a été dit) que l'on considère désormais acquis que l'image a évolué sur les quelques jours où ont été recueillies les données,

 

Je suis surpris, je pensais que vu sa masse le TN de M 87 était gigantesque, à la louche, la taille du système solaire, non ?

On peut voir des structures bouger à l'échelle de quelques jours sur un objet aussi gigantesque ?

 

 

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Ben , Super c'est encore pire que ce que tu penses ,d'après  Wikipedia   sa taille c'est 3 fois l'orbite  de Pluton , soit 1,5 jour lumière,  mais tout ça avec une masse volumique de  450+_ 50 g soit la  masse volumique de l'air  au niveau de l'Everest 

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Il y a 19 heures, Superfulgur a dit :

e suis surpris, je pensais que vu sa masse le TN de M 87 était gigantesque, à la louche, la taille du système solaire, non ?

On peut voir des structures bouger à l'échelle de quelques jours sur un objet aussi gigantesque ?

 

Considérant sa masse estimée à 6.5 milliards de masses solaires, son diamètre est de 38.5 milliards de km ou 36 heures-lumière, soit plus de quatre fois l'orbite de Neptune.

On peut trouver que c'est immense, mais il est facile de vérifier par le calcul ce qui se passe dans le disque d'accrétion.

 

Faisons une approximation et considérons des trajectoires circulaires.

Par définition, la vitesse orbitale sur l'horizon des événements, soit au Rayon de Schwarzschild (Rs), est égale à C.

La vitesse orbitale décroit en raison inverse de la racine carrée de son rayon, donc si on considère la matière qui se trouve dans le disque à une distance de 2Rs du centre du TN, autrement dit à Rs de l'horizon, sa vitesse orbitale est de 0.7 x C (C sur racine de 2), soit en gros 200 000 km/s ou 720 * 10^6 km/h

 

Le diamètre de cette orbite est de 2 * pi * (2Rs) = 242 *10^9 km.

 

En une heure, la matière parcourt donc une fraction égale à 720*10^6 / 242*10^9 de cette orbite, soit à peu près 1/360 (j'ai pas fait exprès, je le jure).

 

Donc à la louche, la portion de disque située à 2 Rs du centre parcourt environ 1° autour du centre en une heure.

 

 

Edited by Kirth
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Le 19/04/2021 à 18:44, Superfulgur a dit :

Je suis surpris, je pensais que vu sa masse le TN de M 87 était gigantesque, à la louche, la taille du système solaire, non ?

On peut voir des structures bouger à l'échelle de quelques jours sur un objet aussi gigantesque ?

 

Si on considère que les structures évoluent au niveau de la dernière orbite stable d'un trou noir (= le bord interne du disque), et que pour simplifier on suppose le trou noir sans rotation, alors :

  • Le rayon de l'orbite R est 1,5 fois celui du trou noir ;
  • La vitesse orbitale v est égale à la moitié de celle de la lumière.

Mettons de côté les petits problème d'écoulement du temps ralenti par la proximité du trou noir, et nous avons une période orbitale T donnée par

T = 2 pi R  / v = (1,5 x 2 G M / c2) / (c / 2) = 12 pi G M / c3.

Avec un trou noir de 6 milliards de masses solaires, cela donne dans les 1 200 000 secondes, soit  dans les 15 jours.

 

Bref, c'est vrai que c'est un gros trou noir (rayon de 3 km par masse solaire, donc 20 milliards de km en gros), mais au voisinage d'un trou noir, on va très vite (c / 2), donc cela compense pas mal.

 

En fait, le problème arrive pour Sgr A*, 1000 fois plus petit donc avec un temps d'évolution lui aussi 1000 fois plus petit, ce qui rend difficile la collecte de données pour avoir un "instantané" de l'image (moins d'un quart d'heure).

 

Et bien sûr pour des trous noirs stellaires, la dernière orbite stable est ridiculement petite (quelques centaines de km max), d'où la variabilité de ces sources, connue depuis les années 1960, de l'ordre de la milliseconde (c'est même comme ça qu'on a été sûr que c'étaient bien des objets compacts de petite taille).

 

Edit : même conclusion que @Kirth

Edited by dg2
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Il y a 2 heures, dg2 a dit :

pour simplifier on suppose le trou noir sans rotation

A ce sujet j'ai une question (voire 2) : Est-ce que c'est une hypothèse plausible ? Je veux dire, y a-t-il des scenarios de formation de ce genre d'objet qui aboutiraient à un moment cinétique négligeable ? 

Et est-ce qu'il est envisageable d'accéder au moment cinétique de ce genre d'objets par de futures observations ?

Edited by PascalD
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Il y a 12 heures, PascalD a dit :

Est-ce que c'est une hypothèse plausible ? Je veux dire, y a-t-il des scenarios de formation de ce genre d'objet qui aboutiraient à un moment cinétique négligeable ? 

 

Si l'accrétion d'un trou noir supermassif est sphérique (ou sphérique en moyenne au cours de sa longue histoire), c'est en principe possible.

 

Pour un trou noir stellaire c'est déjà beaucoup moins probable car le trou noir formé prend une partie significative du moment cinétique de rotation de l'étoile (cf. les pulsars jeunes : le pulsar du Crabe avait une période de rotation de quelques millisecondes max à sa naissance, soit une vitesse équatoriale de quelques pourcents de la vitesse de la lumière).

 

Et pour un trou noir résultant de la coalescence d'un système binaire, c'est 0% de chances : le trou noir résultant garde une partie assez importante du moment cinétique orbital du couple. Même si aucun des trous noirs au départ n'avait de moment cinétique, le trou noir résultant en un a forcément. (Et s'il n'en a pas, c'est que le moment cinétique des trous noirs de départ étaient opposés à leur moment cinétique orbital : donc il y en a soit avant, soit après, soit dans les deux cas.)

 

Il y a 12 heures, PascalD a dit :

Et est-ce qu'il est envisageable d'accéder au moment cinétique de ce genre d'objets par de futures observations ?

 

Le bord interne du disque d'un trou noir sans rotation tourne à 50% de la vitesse de la lumière, alors que le bord interne du disque d'un trou noir extrémal ( = avec un moment cinétique maximal) tourne quasiment à la vitesse de la lumière. Donc par spectroscopie c'est en principe facilement déterminable (typiquement grâce à certaines raies du fer fortement ionisé), si ce n'est que modéliser un disque est (très) compliqué. Donc en fait ça n'est pas simple du tout mais il ne fait aucun doute que c'est faisable en principe sur certains systèmes suffisamment propres.

Edited by dg2
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@Kirth, @dg2

je suis toujours surpris que l'approximation et la métrique de Schwarzschild soient toujours utilisées dans les formules de trous noirs super massifs, alors que nous sommes relativement près du trou noir (2Rs). pour rappel l'approximation (simplification des formules d'Einstein) n'est justifiée que pour une symétrie sphérique et pour des champs faibles (loin du centre). Pourriez-vous confirmer ou infirmer ma remarque ?

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il y a 25 minutes, marco polo a dit :

Pourriez-vous confirmer ou infirmer ma remarque ?

 

J'en suis pour ma part incapable, ce n'est pas de mon niveau.

J'ai bien conscience de procéder à des simplification et approximations dans le calcul que j'ai fait plus haut, mais elles sont acceptables dans le cadre de mon message qui visait à évaluer la vitesse à laquelle l'environnement de ce trou noir évolue, ce qui était la question de @Superfulgur. Cela, je sais le faire, et d'ailleurs ce sont finalement des maths de niveau lycée.

On voit déjà dans le dernier message de @dg2 que la dynamique du TN a des conséquences significatives sur la stabilité des orbites, donc je serais intéressé de voir sa réponse à ta question.

 

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