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Les Trous Noirs émettent des rayon gamma ??



  1. #1
    Wowis

    J'ai lu que ,lors de l'évaporation des trou noirs due aux fluctuations du vide, des paires de photons virtuels pouvaient être séparées: l'un tombe dans le trou, l'autre réussi à s'échapper.
    Ma question est comment, pour un observateur extérieur, cette émission peut-elle se produire dans le domaine gamma ? Les rayons ne devrait-il pas être énormément déviés et se trouver dans le domaine radio?
    merci.

    -----

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  3. #2
    Wowis

    pour ceux que ça intéresse, j'ai un élément de réponse:
    l'émission de rayons gamma ne se produirait que lorseque le trou noir est suffisament petit pour que la courbure de l'espace temps n'induise pas un grand alongement de la longeur d'onde.
    L'évaporation du trou noir étant d'autant plus rapide que sa masse est grande, un trou noir de masse importante émettra peu de particule peu énergétique alors q'un trou de masse plus petite émettra beaucoup de particules très énergetiques (explosion).

  4. #3
    DonPanic

    Je comprends pas bien,
    et pourquoi des rayons gamma, plus énergétiques,
    s'échapperaient plus d'un trou noir
    que n'importe quel autre rayonnement ?
    C'est plus véloce ?

    et pis faire appel aux fluctuations du vide
    alors qu'en raison de son extrême densité,
    un trou noir serait à priori le contraire,
    du plein plutôt que du vide
    ça me parait tout à fait paradoxal

  5. #4
    DonPanic

    Citation Envoyé par Wowis
    J'ai lu que ,lors de l'évaporation des trou noirs due aux fluctuations du vide, des paires de photons virtuels pouvaient être séparées: l'un tombe dans le trou, l'autre réussi à s'échapper.
    Ma question est comment, pour un observateur extérieur, cette émission peut-elle se produire dans le domaine gamma ? Les rayons ne devrait-il pas être énormément déviés et se trouver dans le domaine radio?
    merci.
    A bien y réfléchir,
    ça doit un pigiste de Voilà qui a écrit l'article...

    Dans ton histoire, si pour un photon virtuel qui se tire,
    yen a un qui tombe au trou,
    au lieu de s'évaporer,
    il s'alourdit, le trou !


  6. #5
    Wowis

    Mes références (que je vous conseille) sont:
    Trous noirs et distorsions du temps de Kip S. Thorne.
    Une brève Histoire du temps, Trous noirs et bébé univers de Stephen Hawking.
    autant dire c'est pas n'importe quoi.
    Je parle des fluctuation du vide qui ont lieu autour du trou noir.
    Le trou noir n'est pas "alourdi", il perd bien de l'énergie: un photon s'échappe, l'autre tombe dans le trou; il ya eut perte d'énergie d'une part parcequ'il a falu de l'énergie gravitationnelle pour séparer les photons, d'autre part parceque, pour un observateur extérieur un photon s'est créer à partir de rien or d'après un principe de la thermodynamique l'énergie de l'univer est constante il faut bien qu'il y ait une perte du trou. Le trou s'évapore bien.
    En fait il existe une relation qui dit que la longueur d'onde du photon doit être égale au 1/4 de la circonférence du trou; autant dire plus le trou est petit, plus les photons émis sont énergétique (longueur d'onde petite = beaucoup d'énergie).
    si ça vous intéresse lisez cela (un article que je devais écrire pour la fac):

    Trous Noirs
    Le rôle des fluctuations quantiques du vide dans leur évaporation.
    Par Simon Paumier et collaborateurs

    Les Trous Noirs, êtres tellement denses que rien ne peut s’en échapper, pas même la lumière… Faux ! Des chercheurs ont montré que les fluctuations quantiques du vide qui ont lieu à proximité des trous noirs pourraient bien les forcer à s’évaporer. Ce sont les astrophysiciens russes …y et Zeldovitch qui ont émis pour la première fois l’hypothèse que les trous noirs en rotation pouvaient rayonner, puis le britannique Hawking à montrer que tous les trous noirs s’évaporaient.


    Le principe d’incertitude de Werner Heisenberg occupe un place très importante dans ce phénomène. Le principe d’incertitude stipule la position et la vitesse d’une particule ne peuvent être simultanément connus. En effet, plus on essaye de connaître précisément la position d’une particule, plus l’incertitude sur ça vitesse est grande et réciproquement. Ce principe s’énonce ainsi , le produit des incertitudes de la position et de la quantité de mouvement ou impulsion (masse × vitesse) est toujours supérieur à la constante de Planck h divisée par 4л : Δx.Δp > h/4л. On peut voir les chose différemment en considérant que l’incertitude sur la position est d’au moins une longueur d’onde λ (Δx > λ) ; or d’après la relation de Louis De Broglie (λ = h/p) on peut considérer que l’impulsion est définie par Δp = h/λ. On obtient donc la relation Δx.Δp > h c’est la relation d’Heisenberg a un facteur 1/4л près. Si on s’intéresse plus particulièrement au cas du photon, particule de masse nulle. D’après la célèbre relation d’Albert Einstein (E = m.c²) , l’énergie peut s’écrire E = p.c d’où Δp = ΔE/c. Si on reporte cela dans notre inéquation, on obtient : ΔE.Δx/c > h/4л ; c’est à dire ΔE.Δt > h/4л.
    Nous avons obtenu ici la seconde relation d’Heisenberg à savoir que le produit des incertitude d’énergie et de durée d’un microphénomène est au mieux inférieur à h/4л.
    Les Fluctuations quantiques du vide sont directement issues de cette relation. Il faut savoir qu’à chaque particule correspond une antiparticule de même masse mais de charge opposée. Si deux antiparticule se rencontrent, elle s’annihilent en dégageant de l’énergie. Inversement il est possible à partir d’énergie de créer une paire de particule - antiparticule. La relation ΔE.Δt > h/4л permet que dans le vide puisse se créer une paire de particule - antiparticule et ceci "à partir de rien" la particule aura une énergie positive l’antiparticule aura une énergie dite négative. Ces particule sont dites virtuelles car d’une part elle sont directement indétectables et d’autre part elle sont vouée à la disparition par annihilation mutuelle. Ainsi des paires électron - positron ou proton -antiproton ; c’est ce phénomène que l’on appelle fluctuation quantique du vide, fluctuation car les moyenne des niveaux énergétique et électrique reste nulles ce qui est propre au vide. Plus les particule sont énergétiques, plus leur durée de vie sera courte. Le photon ayant pour antiparticule lui même, des paires de photons sont en permanence créer dans le vide du cosmos, la durée de vie des photons d’énergie quasi nulle est quasi infinie, les photons gammas étant les plus éphémères.
    L’évaporation des trous noirs peut paraître à priori difficile à comprendre lorsqu’on sait qu’un trou noir dilate tellement l’espace-temps que rien de plus rapide que la lumière ne peut s’en échapper. Mais en fait en raisonnant plus profondément, comme l’a fait Stephen Hawking en particulier, lorsqu’un trou noir absorbe de la matière, il grossi par conséquence, son entropie augmente – c’est l’un des principes fondamentaux de la thermodynamique. Un trou noir est donc certainement en équilibre à une température non nulle et il "doit" donc présenter un spectre thermique et comme tout corps à une température non nulle, il "doit" rayonner. Pour prouver cela il à d’abord fallu appliquer les loi de la thermodynamique. C’est James M. Bardeen qui le premier a mis en évidence l’analogie entre les propriétés d’un trou noir et les lois de la thermodynamique ; mais c’est véritablement Hawking qui à fournit les travaux les plus remarquables notamment en calculant la température d’un trou noir : T = hc3/16л²kGM –relation qui réunit la constante de Planck h, la constante de Boltzmann, et la constante de Cavendish-. Un trou noir rayonne donc, en fait cela est due au fluctuations expliquées ci-dessus ; une paire de particule-antiparicule qui se crée a proximité d’un trou noir serait séparée du fait des force de marrée gravitationnelles qui –on le sait bien- sont très forte si le trou noir à une masse faible. Une particule tombe dans le trou noir, l’autre réussi à s’échapper et devient dans ce cas réelle ; pour un observateur extérieur, le trou noir à émis un photon. On considère que c’est la particule d’énergie positive qui s’échappe car une particule d’énergie négative ne peut pas exister dans notre univers. Ainsi le trou noir perd de l’énergie pour compenser l’énergie emportée par la particule ; l’énergie étant liée à la masse, le trou noir perd de la masse. Ce processus peut avoir lieu avec n’importe quel paire de particules virtuelles. Plus la masse du trou faibli, plus sa température augmente et donc plus il s’évapore donc plus il perd de sa masse. Il faut savoir que les particules émises doivent avoir une longueur d’onde supérieure au ¼ de la circonférence du trou ; ainsi plus le trou noir est grand (sa taille est proportionnelle à sa masse) plus les particules émises ont une longueur d’onde petite (= plus elle sont énergétiques). En faite la durée de l’évaporation d’un trou noir est proportionnelle au cube de sa masse ( t = (M/Ms)3.1066 ans). Cela signifie qu’un trou noir de 2.1013 kg c’est à dire un millionième de milliardième de la masse du Soleil mettrait autant de temps à s’évaporer que l’âge de l’Univers alors qu’un trou noir de 1000 tonnes ne mettrait lui qu’une seconde. Certain trous noirs ayant plusieurs millions de fois la masse du Soleil et se trouvant au centre de galaxie, il est évident de conclure que l’évaporation de la plupart des trous noirs est insignifiante vis à vis de leur potentielle augmentation de masse. Mais les astrophysiciens aiment à penser que d’éventuels mini-trous noirs –des trous noirs primordiaux qui seraient nés aux balbutiements de l’Univers- pourraient s’évaporer de manière explosive en émettant des particules très énergétiques tels les photons gammas.
    vala

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    DonPanic


    D'après ces hypothèses,
    les trous noirs seraient détectables directement en gamma
    non ?
    Et si c'était le cas, ça saurait,
    non ?

    Pour ma part, et puis qu'on en est aux théories,
    un trou noir est chaud et représente un pic d'énergie par rapport à son voisinage.

    Puisqu'une particule est capable d'intéragir avec elle-même,
    elle se trouve partout et nulle part
    et se trouverait préférentiellement quelque part
    dans un "nuage" de probabilité de présence,
    il y a donc une probabilité non nulle
    qu'elle se trouve ailleurs que dans le trou noir
    et en ce cas, elle échappe au trou noir

    ce, en consequence du principe d'incertitude,
    et sans nécessité de faire appel aux fluctuations du vide,

    et de cette manière, le trou noir s'évapore
    en restant indétectable directement

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  10. #7
    Wowis

    je comprends pas vraiment ce que tu essayes de dire... Il semble bien qu'un trou noir puisse être directement détectable en gamma pendant une courte période de sa vie. Des recherches sont en cour pour découvrir des petits trous noirs primordiaux qui émettraient des rayons gamma. Cependant il est très difficile de trouver l'origine des rayons intergalactiques, cette méthode n'est donc qu'à ces balbutiement.
    cf La Recherche n°362 03/2003.

  11. #8
    DonPanic

    Résumons
    d'abord Trou Noir désigne la plupart du temps et l'objet matériel
    et la courbure gravitationnelle qui'il engendre.

    Pour moi, l'objet trou noir doit être un disque de matière hypercondensée
    dont les particules sont littéralement collées l'une à l'autre,
    toute distance intératomique ayant quasimentt été abolie
    sauf la possibilité de faire des petits sauts quantiques de rien du tout
    ça a une chaleur d'enfer
    et sa rotation est tellement rapide que ça prend la forme de disque.

    Comme un trou noir possède de l'énergie, chaleur et énergie cinétique,
    il représente un pic d'énergie par rapport à son milieu,
    et, suivant le principe d'entropie, il doit pouvoir rayonner.
    Grossomodo, un Trou Noir ne saurait être absolument noir.

    L'explication proposée pour que le trou noir rayonne
    est que que lors d'apparition d'une paire particule/antiparticule,
    la particule "s'extirpe" du trou noir,
    l'antiparticule y reste, s'annihilerait au contact de particules du trou noir,
    qui perdrait de la masse en gagnant de l'énergie, sa température augmenterait donc.

    Ouais ça irait si on m'expliquait pourquoi, nécessairement,
    ce serait toujours l'antiparticule qui tomberait dans le trou noir...

    Je zappe l'histoire d'énergie négative,
    parce que cela induirait qu'il existe une antigravitation de force égale et opposée à la gravitation...!

    Ca se saurait, non ?

  12. #9
    Soufcool

    Re : Les Trous Noirs émettent des rayon gamma ??

    Citation Envoyé par DonPanic Voir le message
    un trou noir est chaud et représente un pic d'énergie par rapport à son voisinage.
    Bonjour à toutes et à tous.

    Je suis probablement moins calé que la plupart d'entre vous en astro-physique et même en physique tout court donc si quelqu'un pouvait m'expliquer cela, je serai ravi. La chaleur ne résulte-t-elle pas de l'agitation des atomes ? J'imagine que dans un trou noir, la densité est telle que l'agitation des particules doit être réduite à sa plus simple expression. Qui plus est vu que toute la matière environnante est absorbée par le trou noir, comment la chaleur pourrait-elle se propager vers l'extérieur et donc être observable ou mesurable ?

  13. #10
    yohann2008
    Invité

    Re : Les Trous Noirs émettent des rayon gamma ??

    Citation Envoyé par Soufcool Voir le message
    Bonjour à toutes et à tous.

    Je suis probablement moins calé que la plupart d'entre vous en astro-physique et même en physique tout court donc si quelqu'un pouvait m'expliquer cela, je serai ravi. La chaleur ne résulte-t-elle pas de l'agitation des atomes ? J'imagine que dans un trou noir, la densité est telle que l'agitation des particules doit être réduite à sa plus simple expression. Qui plus est vu que toute la matière environnante est absorbée par le trou noir, comment la chaleur pourrait-elle se propager vers l'extérieur et donc être observable ou mesurable ?
    Oui la chaleur c'est l'agitation des atomes , la température dans un trou noir est très faible mais il a tout de même une température liée a son entropie (désordre des particules).
    Il y'a une formule pour calculer sa température en Kelvins ;
    T=h*c^3/8*π*k*G*m ou h est la constante de planck ,c la célérité de la lumière, k la constante de Bolzmann, G la constante de gravitation et m la masse du trou noir

    Pour plus d'infos ; http://nrumiano.free.fr/Fetoiles/tn_thermo.html

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