Ponts de matière entre amas

[curiosss]

Bonjour,

Je lisais un article en Astronomie, qui évoquait les ponts de gaz chauds entre des amas de galaxies. Ces gaz (de protons) sont à une température extrêmement élevée.

Au passage je me pose deux questions :

1) Ces nuages étant soumis aux mêmes forces gravitationnelles (même direction) les particules devraient avoir une vitesse relative assez proche pour que les chocs entre particules n'engendrent pas des températures aussi extrêmes. Je sais bien qu'une gravitation faible mais sur une longue période finit par provoquer des vitesses absolues importantes, mais quand même ! Les particules sont accélérées ensemble dans la même direction, et l'accélération ne dépend pas de la masse.
Alors les collisions "chaudes" proviendraient de chocs contre des particules voyageant en sens inverse ? Lesquelles ?

2) Comment mesure-t-on la température des protons ? Le rayonnement est une affaire d'électrons sautant d'un niveau énergétique à un autre, plus bas. Les protons n'ont pas d'électrons sinon on appellerait le résultat hydrogène. Alors ?

Merci d'avance.
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[voicie]

Bonjour

Le milieu interstellaire contient des régions où l’hydrogène se trouve sous forme d’ions. Électron et proton ne sont plus associés au sein d’un atome, mais séparés et libres. Ces régions ont une température moyenne de 10.000 degrés.

Les régions ionisées n’apparaissent que dans des environnements très particuliers, par exemple dans le voisinage des étoiles massives émettant de grandes quantités de rayons gamma.

La friction des particules, ou collisions, émet un rayonnement qui permet l'observation dans les courtes longueurs d’ondes, ce qui permet de déduire la dynamique des particule en action.

[Samuel_Samuel]

Ces nuages étant soumis aux mêmes forces gravitationnelles (même direction) les particules devraient avoir une vitesse relative assez proche pour que les chocs entre particules n'engendrent pas des températures aussi extrêmes. Je sais bien qu'une gravitation faible mais sur une longue période finit par provoquer des vitesses absolues importantes, mais quand même ! Les particules sont accélérées ensemble dans la même direction, et l'accélération ne dépend pas de la masse. Alors les collisions "chaudes" proviendraient de chocs contre des particules voyageant en sens inverse ? Lesquelles ?

Bjr,

Selon ce que j'ai pu glaner, plusieurs causes peuvent intervenir :

- Les amas de galaxies proches sont en interaction, ils s’attirent l’un vers l’autre, le gaz inter-amas devient plus dense et plus chaud.
- Comme dit par voicie, il s'agit de plasmas ionisés, peu denses, excités par les rayonnements durs d'astres très massifs (trous noirs, supernovæ, étoiles à neutrons, etc).
- Enfin il faut tenir compte de l'interaction gravitationnelle de ces baryons avec la matière noire qui domine fortement dans ces régions (indicatif : rapport 1/30 au sein des amas).

Sous réserve de confirmation.

Cdlt.

[curiosss]

Bonjour,

Je pensais qu'entre les amas galactiques il n'y aurait pas assez de sources d'excitation des gaz ionisés.

Quant à l'interaction gravitationnelle elle ne devrait pas créer de grandes vitesses relatives entre particules, étant toutes attirées dans la même direction et avec la même accélération... (attirées par les amas galactiques si on ne tient pas compte de la matière noire).
Reste la matière noire comme explication, mais j'ai encore beaucoup de mal avec l'hypothèse de son existence malgré tous les indices allant en sa faveur.

Bon, merci pour vos explications !

[A voir en vidéo sur Futura]

[voicie]

Bonjour

Pas besoin d'extrapoler les vitesses, la mécanique céleste est dynamique.

L'attraction gravitationnelle agie de façon différentielle se qui permet aux groupes, amas et superamas qui ne sont pas des structures figées d'interagir entre elles, et sont susceptibles de fusionner.

D'autres galaxies peuvent y naître à partir de la matière présente non encore condensée en galaxies. (gaz, filamant)

[Samuel_Samuel]

Bonjour,

Reste la matière noire comme explication, mais j'ai encore beaucoup de mal avec l'hypothèse de son existence malgré tous les indices allant en sa faveur.

Oui, les deux premières explications ne sont pas satisfaisantes. Mais, comme vous savez sans doute, la théorie privilégiée dans le modèle standard pour la formation des structures cosmologiques, qui inclut matière et énergie noires, prédit l'existence de ces ponts de matières ainsi que du milieu intergalactique chaud ou Whim (Warm-Hot Intergalactic Medium), leur confirmation par l'observation est donc un argument de poids en sa faveur.

The leading theory of cosmological structure formation (known as Λ-CDM; or, cold dark matter models including dark energy, designated by the cosmological constant Λ) predicts that, as the universe evolves toward present and density perturbation grows to form structures, baryons in the diffuse intergalactic medium accelerate toward the sites of structure formation under the growing influence of gravity and go through shocks that heat them to temperatures of millions of kelvin. (source : http://arxiv.org/abs/0712.2375)

Cordialement.

[Samuel_Samuel]

L'attraction gravitationnelle agie de façon différentielle se qui permet aux groupes, amas et superamas qui ne sont pas des structures figées d'interagir entre elles, et sont susceptibles de fusionner.

Oui, d'ailleurs :

En principe, l'interaction gravitationnelle entre amas doit se traduire par l'augmentation de la température et de la densité du gaz inter-amas (source : http://www.irap.omp.eu/actualites/planck-baryon)

[voicie]

Bonjour

+ 1 Samuel_Samuel

[curiosss]

Si la gravitation agit de façon différente c'est uniquement sur des régions d'espace différentes car en un même point toute particule subit la même influence gravitationnelle. Si les masses attractives sont très éloignées d'une région d'espace, toutes les particules de cette région subissent à peu près la même accélération.

C'est contre-intuitif mais je veux bien admettre que ces courants de particules accélérées constituant les ponts entre amas génèrent des frictions assez importantes entre les particules pour les chauffer à des millions de degrés. Ces ponts de matière ne sont pas de longs fleuves tranquilles...

Oui c'est encore un indice en faveur de la théorie de la matière noire...

[Gilgamesh]

Bonjour,

Je lisais un article en Astronomie, qui évoquait les ponts de gaz chauds entre des amas de galaxies. Ces gaz (de protons) sont à une température extrêmement élevée.

Au passage je me pose deux questions :

1) Ces nuages étant soumis aux mêmes forces gravitationnelles (même direction) les particules devraient avoir une vitesse relative assez proche pour que les chocs entre particules n'engendrent pas des températures aussi extrêmes. Je sais bien qu'une gravitation faible mais sur une longue période finit par provoquer des vitesses absolues importantes, mais quand même ! Les particules sont accélérées ensemble dans la même direction, et l'accélération ne dépend pas de la masse.
Alors les collisions "chaudes" proviendraient de chocs contre des particules voyageant en sens inverse ? Lesquelles ?

2) Comment mesure-t-on la température des protons ? Le rayonnement est une affaire d'électrons sautant d'un niveau énergétique à un autre, plus bas. Les protons n'ont pas d'électrons sinon on appellerait le résultat hydrogène. Alors ?

Merci d'avance.

La température du gaz d'amas correspond simplement à la thermalisation de la vitesse de chute libre des particules.

Pour un calcul d'ordre de grandeur prenons l'amas de la Vierge.
Masse M ~ 1,2 10⁴⁵ kg
Rayon R~ 3,6 10²² m
Vitesse de libération



soit v ~ 1500 km/s

La température correspondante telle que



avec
k la cte de Boltzmann
m la masse du proton

T ~ 10⁷ à 10⁸ K

Mais comme le gaz est extrêmement raréfié, il rayonne peu, car les collisions sont rares.
L'émissivité est en:



avec n la densité électronique ~ 10^-2 cm^-3

L'émission de l'ensemble du gaz de l'amas, qui représente quelques chose comme 80% de sa masse baryonique totale, atteint a peine une luminosité galactique, principalement dans le domaine X, vu sa température. Du fait que la densité du gaz décroît radialement à partir du centre des amas, l'émissivité en X décroît donc fortement du centre vers la périphérie des amas. Les courbes d'isotempérature permettent même de dater la dernière collision : les amas au coeur le plus froid (cad qui ont eu le temps de refroidir à l'endroit où l'émissivité est maximale) sont les plus vieux. Un amas encore complètement isotherme a sans doute subit une collision récente. Pour un amas "calme" c'est aussi un moyen de le peser, puisque la température peut être reliée à la vitesse de libération de l'amas.

On peut également avoir une idée de l'activité stellaire passée de l'amas en mesurant la raie K du fer, ce "polluant" ne pouvant être propulsée dans l'atmosphère de l'amas que par les supernovas.

D'autres explications ici : Les groupes et amas de galaxies

[voicie]

Bonjour

Je ne pensais pas que la chute libre s'applique aussi a l'espace.

C'est pour cela que nous t'apression Gilgamesh, tes réponses sont toujours juste et précises

Merci

[Gilgamesh]

t'apprécions

Merci voicie

A dire vrai, la chute libre est le mouvement par excellence de l'univers. A part lorsqu'ils subissent une accélération par collision (pendant le bref moment du choc), par réaction (par exemple une comète, très faiblement, quand elle éjecte du gaz), sous l'effet d'une pression de radiation (effet Poynting-Robertson, par exemple) ou d'un champ magnétique (pour les particules chargées), tous les corps sont en chute libre dans l'espace : atome, poussière, planète, étoile, galaxie, amas.

Les déplacements à la surface des astres, assimilables à une chute libre perpétuellement interrompue vers le centre, représentent une situation très particulière.

[Samuel_Samuel]

Bonjour,

Merci Gilgamesh pour ces explications et pour le lien, que j'ai consulté, très intéressant.

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@ Curiosss,

J'ai trouvé une publi qui répond précisément et dans le détail à votre question n° 1. Comme dit par Gilgamesh, les températures dans les ponts de gaz entre amas s'expliquent par la chute de la matière en direction de l'amas à des vitesses de l'ordre de 1000 km/s. Par ailleurs ceci entraine des phénomènes de densification et d'accrétion (qui peuvent conduire à la formation de petites structures, de masses comparables à celles des galaxies) qui sous l'effet des collisions vont chauffer les milieux plus externes et moins denses. Etc.

C'est ICI, § 4 PROPERTIES OF THE GAS INSIDE THE BRIDGES.

[voicie]

Bonjour

Si j'ais bien saisi, la chute libre permet de prévoir le mouvement dynamique d'une particule, peut importe ou elle se trouve.

CCCcoooolll.

[voicie]

Bonjour

Pour se familiariser avec la chute libre :

http://www.physagreg.fr/mecanique-11-chute-libre.php

[IgorBosko]

Bonjour à tous,

dîtes moi si je m'égare mais la température peut être définie comme la quantité d'énergie présente dans ce corps (les ponts de gaz entre amas par exemple). Les ponts de gaz rayonnent dans la gamme des rayons X n'est-ce pas? Dû à l'accélération des protons dans le champ gravitationnel inter amas? Une particule chargée accélérée rayonne et si son rayonnement est de longueur d'onde courte, on considère qu'elle est "chaude". Même s'il n'y a aucune collision le raisonnement reste vrai. Est-ce que je me trompe quelque part?

[Gilgamesh]

Bonjour à tous,

dîtes moi si je m'égare mais la température peut être définie comme la quantité d'énergie présente dans ce corps (les ponts de gaz entre amas par exemple).

Oui, c'est l'énergie sous forme thermique, qui est égale, pour un système relaxé, à (moins) la moitié de l'énergie gravitationnelle (théorème du viriel).

Les ponts de gaz rayonnent dans la gamme des rayons X n'est-ce pas?

Oui, par bremsstrahlung essentiellement (freinage des électrons à qq keV dans le champ électrique des protons).

Dû à l'accélération des protons dans le champ gravitationnel inter amas? Une particule chargée accélérée rayonne et si son rayonnement est de longueur d'onde courte, on considère qu'elle est "chaude". Même s'il n'y a aucune collision le raisonnement reste vrai. Est-ce que je me trompe quelque part?

L'accélération par le champ de pesanteur de l'amas est réellement infime et l'émission consécutive négligeable.

En reprenant les données de l'amas Virgo :
g = GM/R² ~ 10^-10 m.s^-2

[illusionoflogic]

Bonjour,

L'accélération par le champ de pesanteur de l'amas est réellement infime et l'émission consécutive négligeable.

En reprenant les données de l'amas Virgo :
g = GM/R² ~ 10^-10 m.s^-2

Oui mais en faisant en sorte d'être "à l'infini de tout champs" le seul champs encore suffisamment proportionné pour faire accélérer les protons et électrons, c'est le champs EM, Il existe des champs magnétiques géants et des courants de champs électriques dans les bras de galaxies, mais même en partant de fluctuations aléatoires de champs EM je pense que l'effet est > à + de 10^-10 m/s² ? Comme prévu, non ? Et pourquoi cette valeur (on dirait l'accélération posée dans MOND ?) ?

[illusionoflogic]

Ceci est mon raisonnement, quels sont les points (non pointus) qui ne collent pas, s'il vous plait ?

Le fait est que 1) http://www.futura-sciences.com/magaz...nquants-54436/, hors il s'agit bien des ponts ou bras intergalactiques, qui sont traversé par des courants électriques et magnétiques (de l'EMHD qui prévoit que pour une masse d'un proton, l'effet de l'intéraction force EM est bien supérieure à la gravitation (un aimant soulève un clou comparé à la gravitation terrestre Masse_Terre >>>> masse proton) et est de même portée (je vois pas pourquoi le champs EM (Electro-Matériel dans un certain sens) doit être séparé du champ de Higgs (puisque tout est champs ... en TQC) qui est l'expression directe d'une "inertie" (On est dans "l'observation" dépasse la simulation" !)


Un 2eme fait 2) http://www.technologyreview.com/view...h-scotch-tape/
C'est de la triboélectricité sous vide qui produit des rayon X, pourquoi tribo ? Parce qu'elle utilise un principe de frottements (la brisure des liaisons de Van der Walls, qui peuvent être modélisées comme une intéraction des bosons virtuels, vecteurs de l'EM (les photons virtuels), et donc on un caractère aléatoire, qui peut se convertir en partie significative en X et donc en UV (le + peut le -)... mais le phénomène est complexe à décrire (puisqu'il faut la MQ => "observation dépassant la simulation" => non prédit au départ ... car EMHD Q n'est pas à jour), et on ne sait donc pas encore l'appliquer dans les ponts de matières entre amas ... car c'est de la triboélectricité relativiste (même par bremsstrahlung, il y a une vitesse minimale dans l'espace car pas de repère immobile (même le comobile, n'est pas à privilégier ...) et je n'ai jamais entendu parler de protons totalement immobiles dans l'espace (puisqu'il n'y a pas de référentiel pour trouver même un électron au repos, sinon, un atome est au repos mais rapport à quoi à cette échelle ?), pour un paquet de quelques particules électriquement chargées et doivent donc "frotter" pour rayonner suffisamment.

Le lien 3) https://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Aharonov-Bohm fait bien que c'est possible à grande échelle dans des proportions similaires à 10^-10 m/s², et http://www.lkb.ens.fr/Effet-Casimir-...our-un?lang=fr l'effet dynamique de Casimir est une inertie EM, non ? Je ne vois aucun mal à dire que à grande échelle les rayonnements de particules, ont bien des "orbites" au sens de lignes d'univers ? ça se manifeste dans les collisionneur de particules, on connait leurs trajectoires (le temps pour faire un tour du cyclotron dont la distance est posé par la structure, est définit proprement). Hors changer de trajectoires est synonyme d'accélérations, et donc de rayonnement pour les particules chargées, il n'y a de ce fait pas de notion de d'accélérations en MQ (puisque soit la vitesse ou l'impulsion et soit le temps ou l'énergie sont déterminées) et ne permette de poser une trajectoire et donc une accélération (base du modèle de Bohr, qui est la catastrophe UV, supprimé par l'avènement de la MQ). L'atome au repos devrait être immobile (donc au T=0 K "l'immobilité absolue dans son référentiel propre", ce qui est impossible et immobile ou de vitesse constante par rapport à ... s'il n'y a pas de trajectoires définissables pour un protons si ce n'est approximativement à l'échelle du km ???) Un atome ne peut pas être un bon référentiel, dans le sens où il n'est jamais immobile par rapport à lui-même puisqu'il est quantique !

4) Et puisque l'on parle température et vitesse, le temps ne se fige pas, être immobile serait <=> ne pas exister, pour un phénomène. Donc soit il y a une "agitation irréversible" soit "une ou plusieurs trajectoires irréversibles", enfin c'est le temps thermique associé à l'électrodynamique quantique, bref rien de neuf !

[illusionoflogic]

En CCL : Il n'y a pas de température minimale atteignable physiquement, il n'y a donc pas de vitesse minimale atteignable physiquement (les limites le 0K et la "vitesse limite" C, toutes les 2 sont définissables, masse ou pas), exit le temps propre d'une particule massive (qui s'étale dans le vide spatiale, en raison du libre parcours moyen en augmentation qui signe la définition d'un ultravide et de trajectoires formées ou en formation pour moins de particules), comme pour le photon (vitesse invariante maximale, mais relié à une température de rayonnement ... ), ça n'a pas de sens sinon !

Edit : Je me demande encore si on peut parler du temps de vie du muon, qui a une trajectoire dans ce cas, car relativiste !

[Deedee81]

A lire en détail car il y a à manger et à boire dans ce message mais je n'ai plus le temps. je parlais du message 19. Le 20 m'a l'air farfelu mais c'est peut-être parce que j'ai regardé vraiment trop vite, je suis à la bourre, à demain.

[Gilgamesh]

Illusion logique tes messages sont illisibles à force de coq à l'âne. Il faut que tu structures l'exposé de tes propos. Pour ma part je ne ferai pas l'effort de relire une 2ème fois. Tu peux recommencer mais avec pas plus d'une idée par paragraphe et pas plus d'un paragraphe non plus, tiens.

[Samuel_Samuel]

Bonjour à tous,

Dû à l'accélération des protons dans le champ gravitationnel inter amas? Une particule chargée accélérée rayonne et si son rayonnement est de longueur d'onde courte, on considère qu'elle est "chaude". Même s'il n'y a aucune collision le raisonnement reste vrai. Est-ce que je me trompe quelque part?

L'accélération par le champ de pesanteur de l'amas est réellement infime et l'émission consécutive négligeable.

Dans l'article que j'ai lu, il me semble avoir compris (mais c'est pour moi très technique) que, selon les modélisations, les gaz s'écoulent le long du pont en direction des amas, sauf dans la partie centrale inter-amas. Je ne comprends pas trop la dynamique de ces gaz. Quelles sont les forces qui déterminent leurs mouvements/directions ?

Finally, we show in the lower panels the velocity field along the bridges. The displayed quantity is the modulus of the three dimensional field, which reaches values larger than 1000 km/s. The shaded regions indicate where the infall direction of the gas forms an angle of less than 45 degrees with the axis of the filament. The velocity field tends to be aligned to the direction of the filamentary structure close to the virial radius of the clusters. This evidences that the gas is flowing towards the clusters along the bridges. On the contrary, half way between the dominant clusters the motion tends to be orthogonal to the filaments, suggesting that they have a net motion with respect to the box.

Source : arXiv § 4 PROPERTIES OF THE GAS INSIDE THE BRIDGES.

[illusionoflogic]

Illusion logique tes messages sont illisibles à force de coq à l'âne. Il faut que tu structures l'exposé de tes propos. Pour ma part je ne ferai pas l'effort de relire une 2ème fois. Tu peux recommencer mais avec pas plus d'une idée par paragraphe et pas plus d'un paragraphe non plus, tiens.

Bon conseil, merci, je vais tenter de l'appliquer.

[illusionoflogic]

Un condensé de mon post #19 (celui qui semble le + intéressant ?) en un court paragraphe :

On observe des surplus inexpliqués assez énregétiques de rayonnements X et UV (donc hautes énergies) dans les bras galactques où circulent des courants et potentiels électriques (à mettre à l'échelle amas de galaxie, là où l'accélération de l'expansion devient significative ... énorme !) ainsi qu'une viscosité propre à la "résistance" de la masse chargée électriquement aux changements de vitesses (c'est à dire les accélérations) et les frottements ne peuvent pas être négligés, tout comme le scotch est isolant et se charge par triboélectricité (c'est de la Haute Tension, suffisante pour faire des étincelles (claquage de l'air) et des électrisations désagréables avec des vêtements synthétiques chargés par frottements aérodynamique) et générateur de rayon X.
Donc la tribo peut produire à moindre coût des rayons X, et se manifestent par frottements visqueux (qui n'est qu'une sommation des intéractions de VdW)
en raison des courants de gaz intergalactiques, la matière est sous forme de vent électroaérodynamique qui induisent par des champs électrostatiques des différences de potentiels qui augmenteraient la porté et l'influence des forces de VdW. Ces forces tout comme le contact entre 2 surfaces sont des intéraction regroupée dans l'EM de Maxwell. C'est à dire que les frottements devraient être modélisable comme un ensemble de petites intéractions EM, c'est même la cause de la sensation de contact qui oppose une résistance et empêche de traverser les murs. Pourtant c'est avec des photons virtuels que l'on peut décrire ces forces de VdW, mais il y a également l'effet Casimir dynamique et l'effet Lense-Thiring qui autorise par un mécanisme d'autoinduction une généralisation des effets vus sous forme d'échanges de particules virtuelles. On est bien dans le cadre de l'EDQ. Et même dans le cadre de la TQC. Les particules virtuelles font tout pour empêcher l'action comme si il y avait rétroaction immédiate. L'instantanéïté étant impossible car on ne peut figer le temps et donc l'immobilité également, on a des particules virtuelles devenant réelles comme dans le principe d''inertie, elles correspondent aux champs minimales d'intéractions (du vide quantique) qui ne présupposent pas l'exclusion d'une intéraction fondamentale (plutôt normal, non ?), puisqu'ils essaient de tous les unifier à partir du modèle standard des particules. Avec des réussites comme l'unification électrofaible et le champs de Higgs affectant de l'inertie et donc de la masse à des particules élémentaires !

L'électron est élémentaire soumis à presque tous les champs (gravitationnel car massif, électromagnétique car chargé, massif donc inertiel, nucléaire faible pour ce qui est de certaines désintégrations comme la radioactivité [TEX]\Beta[TEX]), manque la force nucléaire forte qui est la cohésion des atomes donc du noyau, mais je pense que le plasma de quarks/gluons, les quarks seraient soumis à tous ces champs sauf peut être l'inertie simplement donnée par le mécanisme de Higgs (massif, chargé, présent dans certaines désintégrations mais groupés en protons ou neutrons bien souvent, et dont la manifestation de la barrière coulombienne comme une conséquence limitative à l'obtention d'une fusion thermonucléaire. C'est une inertie coulombienne ... dans un certain sens ...

[illusionoflogic]

Donc pour faire le lien, l'état de particules chargées et massives est différents selon la "qualité de vide" dans lequel elles se trouvent, par rapport à son volume spatial, ie la dérivé temporelle du facteur "densité". En fait elles deviennent plus importantes, au sens d'effets mesurables comme une résurgence de certaines variables d'états qui serviraient dans de nouvelles équations d'états (comme des Reynolds magnétiques, par exemple), si l'on en juge par la thermodynamique de l'EM ou (EMTD > EMHD).

"et qui sert à donner une température à un rayonnement EM ! voir même à n'importe quels rayonnements ..."

J'ai ajouté la phrase précédente à la demande de l'auteur. Mais je précise qu'avec ou sans cette phrase, ce qui précède est encore et toujours du grand n'importe quoi sans aucun sens. De même le message précédent. Ca ne mérite même pas le nom de théorie personnelle, c'est juste des assemblages de mots n'importe comment. On a beau approcher des fêtes, ce n'est pas une raison pour laisser passer de telles ramassis d'âner... d'absurdités. J'enverrai les prochains dans la poubelle de la modération s'ils sont encore du même acabit.

Deedee81

[Gilgamesh]

Merci d'avoir fait l'effort DD. Je rajouterais que la plupart des phrases ne servent pas le fil de l'exposé. J'ai l'impression à te lire, illusion logique, que tu renverses à chaque fois la boîte de Lego sur le tapis et que tu t'amuse à les assembler sans penser au résultat final. Qui ne ressemble donc à rien, la fin oubliant le début...