Masse des trous noirs supermassifs

[Nightbringer87]

Salut a tous

Je m'inscris aujourd'hui car étant passionné des trous noirs ( j'espère être encore vivant quand on comprendra ce que c'est ) je me pose quelques questions pour lesquelles je ne trouve aucune réponse ... je vous explique donc

La recherche dans la compréhension des trous noirs passe par leurs hypothétiques rayonnements ( ondes radio, rayonnement de Hawking ... ) et les problèmes avec les trous noirs sont :
- ils sont très éloignés
- ils sont invisibles
- ils détruiraient tout objet qui s'en approche

Comme on le sait tous les trous noirs ont la même densité qui leur permet d'avoir une gravitation tellement puissante que la lumière ( les photons donc ) ne peut pas s'en échapper.

Mais je me dis que ( d'après ce que j'ai lu ) la taille des galaxies dépend de la taille des trous noirs supermassifs en leur centre donc partant de là plus question de densité mais de masse !

Si l'on remplace le trou noir supermassif de notre galaxie ( sagitarius A ) par un trou noir banal provenant d'une hyper nova ( donc bien plus petit ) il a la même densité mais pas la même masse et donc sa force de gravitation ne s'étend pas assez pour que la galaxie garde sa forme ainsi donc la galaxie de disloquerait non ?

partant de là pour étudier ce que devient la matière une fois " aspirée " par le trou noir supermassif ne faudrait il pas étudier sa masse et voir l'évolution de celle-ci dans le temps ?
- masse croissante = matière conservée ?
- masse constante = matière absorbée qui disparaît ( trou de verre ? )
- masse décroissante = évaporation du trou noir ( principe holographique ? )

et encore autre chose, la masse provient du boson de higgs qui permet d'expliquer pourquoi les particules et atomes ont une masse. Comme les trous noirs ont une masse ça signifie que le boson de higgs est bien présent dans le trou noir non ? donc les particules sont toujours présentes non ? c'est peut être le cas des atomes ? peut on en déduire que le coeur des trous noirs est composé de matière " solide " et hyper dense ?

merci à tous ceux qui liront ceci et pourraient éventuellement m'apporter quelques réponses
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[Nightbringer87]

EDIT : ( j'ai quelques points supplémentaires à apporter mais je ne peux pas éditer le sujet )

Si le trou noir s'évapore alors la galaxie diminuerait de taille progressivement non ? par ce que le champ gravitationnel diminuerait de taille

En ce qui concerne le rayonnement de Hawking ça provient des particules-antiparticules ( particules virtuelles ) et si la particule chargée négativement est absorbée par le trou noir elle doit s'annuler avec quelque chose mais quoi ? ça ne peut pas s'annuler avec des atomes si ? avec des photons ? d'autres particules ?

[QuarkTop]

Bonjour,

Comme on le sait tous les trous noirs ont la même densité qui leur permet d'avoir une gravitation tellement puissante que la lumière ( les photons donc ) ne peut pas s'en échapper.

Si tu définis la densité du trou noir comme sa masse divisée par le volume euclidien associé au rayon de Schwarzschild, alors comme ce volume est proportionnel au cube de la masse, la densité d'un trou noir diminue quand sa masse augmente.

Mais je me dis que ( d'après ce que j'ai lu ) la taille des galaxies dépend de la taille des trous noirs supermassifs en leur centre donc partant de là plus question de densité mais de masse !

Si l'on remplace le trou noir supermassif de notre galaxie ( sagitarius A ) par un trou noir banal provenant d'une hyper nova ( donc bien plus petit ) il a la même densité mais pas la même masse et donc sa force de gravitation ne s'étend pas assez pour que la galaxie garde sa forme ainsi donc la galaxie de disloquerait non ?

La contribution du trou noir central à la gravité dans la galaxie est très faible.

et encore autre chose, la masse provient du boson de higgs qui permet d'expliquer pourquoi les particules et atomes ont une masse. Comme les trous noirs ont une masse ça signifie que le boson de higgs est bien présent dans le trou noir non ? donc les particules sont toujours présentes non ? c'est peut être le cas des atomes ? peut on en déduire que le coeur des trous noirs est composé de matière " solide " et hyper dense ?

Le mécanisme de Higgs explique la masse des particules élémentaires, mais l'essentiel de la masse des nucléons (et donc de la matière) vient d'énergie de liaison de l'interaction forte.
Le champ de Higgs est présent partout mais la masse des trous noirs est définie par leur force gravitationnelle ressentie à l'extérieur, qui ne permet pas de déduire quoi que ce soit sur le coeur des trous noirs, qu'il s'agisse d'une singularité ou d'autre chose.

[Nightbringer87]

Merci beaucoup pour cette réponse

La contribution du trou noir dans le maintient de l'état de la galaxie est faible oui exacte j'avais oublié ce détails qui n'en est pas un

Pour Higgs merci pour cette précision et cette explication je vais me pencher dessus plus en détail

Par contre ce que je ne comprends pas c'est ce que tu as dit au début ==> " Si tu définis la densité du trou noir comme sa masse divisée par le volume euclidien associé au rayon de Schwarzschild, alors comme ce volume est proportionnel au cube de la masse, la densité d'un trou noir diminue quand sa masse augmente. "

ça signifie que les trous noirs les plus denses sont les plus petits ? quand ils ont " fusionné " entre eux avant la formation des premières galaxie pour donner ces trous noirs supermassifs ça signifie qu'ils ont gagné en masse mais perdu en densité ?

sagitarius A est plus dense que le trou noir supermassif de la galaxie M87 qui lui est beaucoup plus massif ? ( 4000000 de masse solaire contre 20000000000 )

Je ne comprends pas pourquoi ils perdent en densité quand ils ont une plus grosse masse :/ peux tu m'expliquer ou m'orienter vers des liens explicatifs s'il te plait ?

ça signifie également qu'un trou noir suffisamment massif n'a plus la densité suffisante qui lui permettrait de capturer la lumière donc on a un trou noir qui n'en est plus un ?

Par ce que quand une super nova de 30 fois la masse du soleil meurt on obtient des étoiles à neutrons mais elles sont faites de matière et hypothétiquement touchables tandis que dans un trou noir la matière s'effondre mais à quel point ? la structure des atome est compactées ? les atomes sont broyés en particules subatomiques ? les neutrinos sont ils affectés par la gravitation des trous noir ?

merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[QuarkTop]

On peut définir le rayon d'un trou noir par son rayon de Schwarzschild, qui caractérise la position de son horizon des événements : https://fr.wikipedia.org/wiki/Rayon_de_Schwarzschild . Ce rayon est proportionnel à la masse du trou noir, comme indiqué sur cette page. Donc le "volume" calculé par la formule euclidienne pour une sphère 4/3 pi r^3 (comme si l'espace-temps était plat) est proportionnel au cube de la masse. Donc la densité, définie comme la masse divisée par le "volume" est inversement proportionnelle au carré de la masse. Donc les trous noirs les plus denses sont les plus petits, oui.

Un trou noir, par définition, est un objet plus petit que son rayon de Schwarzschild, donc quelle que soit sa masse, il possède un horizon et peut donc retenir même la lumière au niveau de l'horizon.

On ne sait pas ce qu'il y a au coeur d'un trou noir. La relativité générale parle d'une singularité, où la courbure et donc les forces gravitationnelles tendent vers l'infini et détruisent tout ce qui l'atteint en un temps fini. Mais l'apparition d'un infini mathématique en physique signale que la théorie doit être modifiée à cet endroit, par exemple en prenant en compte la gravitation quantique.

Les neutrinos sont affectés par la gravité d'un trou noir, car la gravité affecte absolument tout, même quand elle n'émane pas d'un trou noir d'ailleurs. En particulier, ils ne peuvent pas s'échapper de sous l'horizon. Si même la lumière, qui va à la vitesse maximale possible, ne peut s'échapper de l'horizon, il n'est pas surprenant que les neutrinos, qui sont massifs et se déplacent donc moins vite, soient aussi piégés.

[Nightbringer87]

c'est vraiment très sympa merci beaucoup

donc en clair il n'y a pas de limites à la taille d'un trou noir tant qu'il reste inférieur à son rayon de Schwarzschild et par conséquent pas la peine de chercher un objet énorme ça n'avancerait à rien Juste en dessous des trous noir on a les étoiles à neutron mais elles ne sont donc d'aucune aide pour la compréhension des trous noirs.

j'ai trouvé cet article ==> http://www.drgoulu.com/2008/06/20/la...s-trous-noirs/ ( on fait abstraction des chiffres qui datent un peu )

ils dit ceci : " la gravité écrabouille les neutrons, en fait de la purée de quarks comprimée, qui s'effondre jusqu'à former un trou noir. "

Le seul autre endroit où l'on parle de quarks c'est l'après bigbang mais dans ce cas ci ils ont formé la matière en refroidissant et le trou noir lui faire l'inverse et détruit la matière. En faisant abstraction ( pour une vue de l'esprit ) de l'évaporation des trous noir qui résulte du rayonnement de Hawking et qui pose un sérieux problème dans la physique peut on considérer que les trous noirs ne sont que l'antithèse du bigbang ? Et si oui peut on simplement imaginer qu'en fait tout notre univers n'est qu'une " anomalie " qui s'auto-régule grâce à ces trous noirs ?

Par ce qu'au final on ne peut pas s'en approcher, ils sont invisibles et on ne peut rien voir à l'intérieur donc comment faire pour les comprendre ? On parle de singularité gravitationnelle pour le nano point central du trou noir où la gravitation est infinie et comme tu le disais dès lors qu'on parle d'infini mathématique ça signifie qu'il faut chercher d'autres lois de la physique pour expliquer ce qu'il se passe à cet endroit mais comment faire ?

Je parlais des neutrinos car dans le cas des super nova 99% de l'énergie émise n'est pas visible et provient de ces particules alors peuvent elles nous éclairer sur le cas des trous noirs ?

[QuarkTop]

j'ai trouvé cet article ==> http://www.drgoulu.com/2008/06/20/la...s-trous-noirs/ ( on fait abstraction des chiffres qui datent un peu )

ils dit ceci : " la gravité écrabouille les neutrons, en fait de la purée de quarks comprimée, qui s'effondre jusqu'à former un trou noir. "

Le seul autre endroit où l'on parle de quarks c'est l'après bigbang mais dans ce cas ci ils ont formé la matière en refroidissant et le trou noir lui faire l'inverse et détruit la matière. En faisant abstraction ( pour une vue de l'esprit ) de l'évaporation des trous noir qui résulte du rayonnement de Hawking et qui pose un sérieux problème dans la physique peut on considérer que les trous noirs ne sont que l'antithèse du bigbang ?

Il y a un point commun, le big bang commence aussi avec une singularité, qui demande donc aussi à être expliquée par d'autres théories.

Et si oui peut on simplement imaginer qu'en fait tout notre univers n'est qu'une " anomalie " qui s'auto-régule grâce à ces trous noirs ?

Il faudrait préciser ce que tu veux dire par là

Par ce qu'au final on ne peut pas s'en approcher, ils sont invisibles et on ne peut rien voir à l'intérieur donc comment faire pour les comprendre ? On parle de singularité gravitationnelle pour le nano point central du trou noir où la gravitation est infinie et comme tu le disais dès lors qu'on parle d'infini mathématique ça signifie qu'il faut chercher d'autres lois de la physique pour expliquer ce qu'il se passe à cet endroit mais comment faire ?

On peut déjà les étudier théoriquement en attendant mieux, avec la relativité générale ou des théories plus spéculatives.

Je parlais des neutrinos car dans le cas des super nova 99% de l'énergie émise n'est pas visible et provient de ces particules alors peuvent elles nous éclairer sur le cas des trous noirs ?

Ce n'est pas parce que la lumière ne peut pas sortir de l'horizon d'un trou noir, que ce qui est invisible (comme les neutrinos) peut en sortir... Les neutrinos interagissent très faiblement et peuvent dans certaines circonstances apporter de l'information là où la lumière ne le pourrait pas, mais pour l'intérieur d'un trou noir ils sont piégés aussi et ne seraient d'aucune aide.

[Nightbringer87]

d'accord je vois et puis je suppose aussi que les neutrinos une fois " aspirés " sont aussi broyés :/

quand je parle d'une " anomalie " je veux en fait dire que je pars du principe que le bigbang est une sorte de " bug " ou " erreur " qui est intervenu " accidentellement " et qui aurait créé tout l'univers que ce soit, l'espace, le temps et la matière grâce à l'énergie générée par ce " bug " ou " problème ".

MAIS il n'y a pas de " réparateur " ou de " technicien " de l'espace et que ce soit disant soucis se régule " naturellement " par les lois physique ainsi générée par le bug lui même afin de la corriger et permettre au " système " de retourner dans son étant originel qu'il était avant le bigbang et que donc cette régulation naturelle se ferait par les trous noirs.

Le bigbang est apparut dans le " vide " ou " néant " ( là aussi on ne sait pas réellement ce qui était là avant on ne peut que le supposer ) alors représentons ce vide par une bassine d'eau où l'eau est le vide et faisons tomber une goutte d'huile dans l'eau ( représentation du bigbang ). Cela va former une " tâche " qui va grossir mais qui ne va pas se mélanger à l'eau donc au vide... Et si cette tâche représentait notre univers et que celle-ci était vouée à disparaître ?

Donc une anomalie dans un référentiel homogène composé d'hypothétique vide

La question est d'où vient la goutte d'huile ? ( donc le bigbang ) et comme récemment les ondes gravitationnelles provenant du bigbang ont été captées et renforcent l'hypothèse d'un multivers peut être le bigbang est il simplement de l'énergie en provenance d'un autre " vers " du " multivers " ( donc une anomalie et une jonction entre les deux ) mais que cette énergie n'est pas censée pouvoir exister dans notre " vers " et qu'il en a découler tout ceci ( ce que l'on voit ) jusqu'aux trous noirs afin de réguler cette erreur et de la corriger pour que notre " vers " retourne à son état originel " anté-bigbang "

( pas facile à imager quand même ^^ )

[QuarkTop]

Je suis désolé mais tout ça me paraît un peu fantaisiste

[Nightbringer87]

probablement ^^ remarque les trous noirs a une époque l'étaient aussi ^^ et puis bon si on émet pas de théorie à vérifier on n'avance pas

Mais c'est pas ça mon but c'est vraiment les trous noirs qui m'intéressent

Merci beaucoup en tous cas ça m'aide énormément