Explosion d'une supernova

[Remi.Vassileff]

Bonjour à tous.

Pour commencer, je me présente (même si je ne suis pas nouveau, j'ai tout simplement perdu mon mot de passe (ancien pseudo: Rémi-astronome)), je suis en seconde, adhérent d'un club d'astronomie depuis 2 ans et demie. J'aime l'observation, et compte bientôt me lancer dans l'astrophotographie. J'aime aussi l'astrophysique, et les maths.

Je fais une conférence sur les trous noir le 10 Décembre, et il y a quelques questions auxquelles je trouve différentes réponses entre ce que les gens de mon association me disent et sur ce que je trouve sur internet.

Quelqu'un pourrait-il me dire comment se déroule l'explosion d'une supernova à effondrement de cœur? Je sais ce qui crée cette explosion, mais pas comment précisément.
Que se passe-t-il au niveau des couches externes? Elles s'agrandissent, et le cœur lui se contracte, puis implose en direction du cœur du à la gravitation, mais que font-elles? Elle rebondissent contre le cœur (dans le cas d'une étoile à neutron et d'une naine blanche)?

Et aussi, comment se forme un pulsar?

Merci d'avance

Rémi Vassileff
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[Gilgamesh]

Un collage de repost divers pour essayer le retracer la logique de l'affaire...


On dit que les étoiles brûlent pour expliquer qu'elles brillent, que ce sont des boules de feu, mais cela donne une idée fausse de la nature réelle des phénomènes physiques qui s'y déroulent. Ce qui domine la vie d'une étoile c'est une chute perpetuellement arrêtée du gaz vers le centre. Pour les plus massives, cela ressemble à la situation du parachutiste à la sortie d'une tuyère à vent qui équilibre son poids grace à la pression dynamique de l'air avec, dans le rôle de l'air, la lumière qui jaillit de ses profondeurs. Pour expliquer l'origine de cette lumière, à nouveau on invoque une combustion, de nature thermonucléaire, et à nouveau on passe à côté de l'essentiel. La combustion a lieu parce que l'étoile est chaude, et pas l'inverse. Elle n'est pas à l'origine de la température. En fait, la combustion thermonucléaire *refroidit* le coeur de l'étoile. On pense également qu'en brillant, l'étoile perd de l'énergie et se refroidit. Elle perd de l'énergie, en effet, mais cette perte *réchauffe* l'étoile. Les étoiles ont une capacité calorifique négative : en perdant des joules, elles gagnent des kelvins.

Pour expérimenter les concept, ejectons en masse du gaz dans l'espace. Ce gaz a une température T. Ses molécules ont chacune une énergie cinétique mv² de l'ordre de kT, k étant la cte de Boltzmann. Dans notre esprit, rien ne freinant ces molécules elles s'en vont à l'infini et c'est en effet ce qui se passe mais que se passe t'il quand on expulse VRAIMENT beaucoup de gaz ? Tout ce gaz représente une certaine masse M répandue dans un rayon R. Cette masse génère une force de gravité à sa surface de l'ordre de GM/R² et son énergie gravitationnelle est -GM²/R. Comme R est très grand (le gaz occupe des volumes immenses), la force est ténue et l'énergie correspondante à un travail contre cette force reste modeste. L'énergie gravitationnelle c'est l'énergie qu'il faut au gaz pour se libérer et partir à l'infini ou inversement, ce qu'il dégagerait s'il venait à s'effondrer sur lui même, ce qui ne va pas tarder. Car cette force pour petite qu'elle soit rappelle inexorablement les molécules vers le centre, c'est à dire qu'elle diminue la vitesse d'expansion vers l'extérieur. Tant que la vitesse dite thermique est supérieure à la vitesse de libération du nuage, c'est à dire à la vitesse nécessaire pour s'extraire à tout jamais de l'attraction pesante, le nuage reste un système libre. Mais pompons ferme et continuons d'augmenter la masse du nuage. La vitesse de libération est racine(GM/R). A comparer avec la vitesse thermique : nous avons vu que mv²=kT, soit v=racine(kT/m). Dès que GM/R > kT/m, c'est à dire que la vitesse de libération excède la vitesse thermique, alors le nuage forme un système lié : plus rien ne peut s'en échapper. Et s'il commence à faire le chemin inverse, sous l'effet de cette force ? Alors R diminue et la force en GM/R² augmente. Ce qui accélère l'effondrement. Dès lors, plus rien ne peut arrêter le processus : a star is born \o/.

L'énergie gravitationnelle est devenue fortement négative. R petit implique en effet que les particules sont proches les unes des autres, qu'elles s'attirent fortement et qu'il faut dépenser une grande quantité d'énergie pour les séparer, cad pour aller contre la pesanteur. Symétriquement, tout mouvement allant dans le sens de la gravité, une chute, une diminution du rayon, dégage beaucoup d'énergie. Alors pourquoi le nuage de gaz en s'effondrant s'arrête t'il à ce diamètre, pourquoi R ne s'annule t'il pas tout de suite, vu que c'est de plus en plus rentable sur le plan énergétique ?

Pour contrer cette chute on a :

* la pression hydrostatique, celle que l'on connait. Par exemple celle qui est à l'oeuvre dans un amortisseur à gaz. Elle est proportionnelle à l'énergie des particules, kT, que multiplie leur densité volumique, n. P = nkT. Un point d'importance : n est la densité de particules *libres* par unité de volume, c'est à dire capable d'acquérir un mouvement, donc une énergie, indépendament de toute autre. Si on prend de d'hydrogène atomique, n double brutalement quand le gaz s'ionise parce que le gaz se trouve formé de deux particule libres, l'électron et le proton au lieu d'un seul atome formé des deux particules liées. Pour évaluer cet aspect, on utilise le poids moléculaire moyen µ = rho/nm avec rho la masse volumique (en kg/m3) et m la masse du proton. Pour de l'hydrogène atomique (H) µ = 1. Quand il s'ionise µ = 1/2. µ représente en quelque sort l'efficacité avec laquelle un gaz transforme son énergie thermique en pression. Plus il est formé de particules légères, mieux c'est.

La pression à laquelle le gaz doit faire face augmente avec la profondeur. L'augmentation est dP/dr = -GM.rho/r² avec M la masse de gaz à l'intérieur de r et rho sa masse volumique. Une masse divisée par un volume c'est en M/R³. Si on intègre l'expression de r=0 à R, la pression au centre est en GM²/R⁴. Pour faire face à cette pression, on reprend ce qui précède P=nkT et en insérant l'expression de µ à la place de rho on a T = Gµm/k * M/R, ce qui calcul fait donne T ~ 10 MK pour M= 1 masse solaire, R=1 rayon solaire et µ=0,6.

Autrement dit, pour résister à la pression de sa gravité, le gaz est porté à des millions de degrés. C'est POUR CELA que les étoiles sont chaudes au centre et uniquement pour cela. Une étoile qui ne transmettrait aucune énergie dans son enveloppe resterait chaude au centre et froide en périphérie, in vitam eternam. On voit également que si l'étoile perd de l'énergie gravitationnelle (R diminue) alors T augmente : elle se réchauffe quand son énergie diminue.

* la pression de rayonnement P_r, qui est en T⁴. Si on reprend l'expression de T qui précède, Pr est en M⁴/R⁴. Or on a vu que la pression thermique est en M²/R⁴. Le ratio des deux, P_r/P ~ M². Cela signifie que plus une étoile est massive, plus la pression de rayonnement prend le pas sur la pression thermique "classique". D'où l'image d'une étoile très massive portée sur un lit de lumière.

* la pression de dégénérescence. Au delà d'une certaine pression, la nature de la force qu'oppose la matière est de nature purement quantique et proportionnelle à la seule densité de particules libres P~n^5/3. Elle ne dépend plus de la température.


Ces 3 pressions gouvernent la vie de l'étoile.

Et les réactions thermonucléaires alors ? Elles viennent stabiliser l'édifice, pourrait on dire. L'édifice pour fonctionner a besoin on vient de le voir d'assigner une température décroissante depuis le centre vers la surface. Or, la chaleur, c'est la loi, s'écoule des sources chaudes vers les sources froides. Arrivé à la surface, elle ne repart pas dans l'autre sens... pfuit elle est rayonnnée dans l'espace et perdue. Il faut donc en permenence chauffer la base pour maintenir le gradient.

Mais les réaction thermonucléaires ont un thermostat assez délicat. En deçà de 15 MK (chaine proton-proton) elles produisent de l'énergie en raison de T⁴. Au delà le cycle CNO s'enclenche et il en produit en raison de T¹⁶ ! Or la température, on l'a vu, est fixée par M/R, donc pas le choix. Pour les grosses étoiles, les réactions nucléaires fournissent bien trop d'énergie et ce "surplus", sous forme de pression radiative, va 'souffler' l'enveloppe de l'étoile, augmentant au passage son rayon jusqu'à établir un équilibre stable.

En outre, la combustion thermonucléaire produit de l'hélium, de masse nucléaire 4m. Autrement dit, les particules libres se collent entre elles au cours de la cuisson, ce qui augmente le poids moléculaire moyen µ qui passe d'une valeur initiale 0,5 (H ionisé) à 2 (hélium pur) au cours de la vie de l'étoile. Or T est proportionnel à µ et augmente donc en conséquence. Ce qui en retour a) augmente le taux des réactions nucléaires b) permet à d'autres réactions, encore plus "collantes" de s'enclencher. Aie. Et enfin, pour finir, la densité du coeur ayant augmenté à volume constant, sa gravité est plus élevée et il se contracte, augmentant en retour sa pression et sa température d'équilibre. Ça sent l'emballement...

A 100 MK, l'hélium combuste en carbone-oxygène, de masses 12 et 16m. Quand on en est là, l'étoile a moins de 1 Ma à vivre.

[Gilgamesh]

Pour les petites étoiles, ça se termine là. L'augmentation de la température ayant fait enfler l'enveloppe, celle ci finit par être explulsée et il ne reste que le coeur de CO, une naine blanche. Ce coeur contient encore plein de bon miam-miam (de l'énergie potentielle nucléaire) mais le couple pression-température est insuffisant pour qu'il aille plus loin. Il est donc tout contracté et sa densité est telle que l'origine de la pression est quantique (pression de dégénérescence). On a une naine blanche.

Pour les plus grosse étoiles, ce coeur de CO continue son processus ascendant de fusion jusqu'au silicium 28 puis par fusion d'icelui, en fer 56. Là, quel que soit la masse de l'étoile, il faut que ça s'arrête car les noyau de la "vallée des 60" (60 nucléons par noyau) sont l'état le plus stable de la matière nucléaire. Qu'on les fusionne ou qu'on les fissionne, cela absorbe de l'énergie. Tout ceci est allé très vite, si bien que l'étoile possède encore son enveloppe.

Il existe deux types de supernova (SN):
a) Les SN thermonucléaires (ou Ia), dont le progéniteur est une naine blanche. L'énergie provient de la combustion brutale en condition dégénérée des 1,4 masses solaires de carbone et oxygène de la naine. Toute l'étoile combuste et il ne reste qu'un nuage de gaz en expansion.

b) Les SN gravitationnelles (ou Ib, Ic, II), dont le progéniteur est une étoile massive au stade géante rouge ou bleue. L'énergie provient de l'effondrement du coeur. Cet effondrement donne naissance à une onde de choc qui disperse l'enveloppe et qui laisse un résidus compact, selon la masse du coeur : étoile à neutron (<3 masses solaires) ou trou noir (au delà).

L'hypernova est un sous-type de SN gravitationnelle qui s'effondre en trou noir en générant des jets polaires relativistes selon l'axe de rotation de l'étoile.


Détaillons nos deux protagonistes :

A ma gauche, progénitrice de supernova de type Ia, un coeur CO dégénéré, nu. Une naine blanche, de 10 000 km de rayon. .

A ma droite, progénitrice de supernova de type II (ou Ib ou Ic), un coeur Fe dégénéré de même taille (une sorte de naine blanche de fer), surmonté d'une enveloppe mirifiquement immense, de 100 millions à 1 milliard de km de diamètre. A l'échelle, si le coeur dégénéré fait dans les deux cas 1 cm de rayon, l'enveloppe de la seconde fait près d'100 m à 1 km de diamètre pour les plus grosses.

Regardez bien cette bille centimétrique, installée dans une bulle de gaz éthérée de 1 km de rayon : c'est elle qui va tout faire péter. Et pourquoi ? Parce que justement, elle n'est pas encore assez petite au goût de la gravité...

Dans les deux cas, l'origine du déséquilibre est quantique : c'est la limite de Chandrasekhar. Une masse sphérique de matière dégénérée possède une masse limite, d'environ 1,4 masse solaire, au delà de laquelle elle collapse.


SN thermonucléaire (type spectral : IA)
Commençons par la naine blanche : si l'étoile est isolée, elle refroidit benoitement des milliards d'années durant pour devenir une naine noire. Mais si l'étoile forme un couple serré avec une autre étoiles, alors quand son compagnon va se muer à son tour en géante rouge, son enveloppe dilatée, telle une mamelle généreuse, va tomber dans le champs de gravité de la naine blanche et la masse de cette dernière va pouvoir augmenter jusqu'à dépasser le seuil fatal. La progénitrice Ia est donc forcément une étoile accompagnée. Si la naine blanche possède une champs magnétique pas trop élevé, inférieur à 1 Tesla l'accrétion se fait selon un disque plan équatorial sinon, pour des champs pouvant aller jusqu'à 10 à 1000 kT l'écoulement de matière se fait par les pôles avec formation d'un rideau et d'une colonne d'accrétion. C'est surement très joli à voir.

Le collapse gravitationnel est brutal et la température centrale monte rapidement à des centaine de millions de degrés. La fusion du carbone s'amorce, favorisée par une densité élevée, de l'ordre du milliard de tonnes par m3. Cela dégage de l'énergie, donc élève la température. Or on a vu (enfin, ceux qui suivent) que la pression de dégénérescence ne dépend que de la densité et pas de la température. La flamme thermonucléaire parcourt donc l'étoile sans que la matière se dilate, ce qui ferait baisser la température et amortirait la réaction. Au contraire, l'augmentation de la température booste le taux de réaction et en environ 1 seconde, tout est terminé, le front de déflagration a atteint la surface. Au cours de l'explosion, environ 0,7 masse solaire de Ni56 (isotope phare de la vallée des 60) sont formés, tandis que des noyaux moins lourds (Ca, Si) sont produits dans les couches externes chauffées par le front de déflagration. La présence des raies du silicium ionisé (SiII dans la notation des astronomes) est la "marque" qui permet de distinguer les SNIa des autres.
L'énergie des Ia est donc d'origine thermonucléaire : c'est la combustion soudaine et quasi complète d'une masse de Chanrasekhar de carbone et d'oxygène ce qui représente quelque chose comme 10⁴⁴ Joules. 99% de cette énergie est cinétique et 1% lumineuse. Cette luminosité provient essentiellement du chauffage radioactif de l'enveloppe éjectée par 0,7 masse solaire de Ni56 et est de l'ordre de l'ordre de 10³⁶ W, soit 10 milliards de luminosité solaire.

Le profil de la courbe de lumière est donc très régulier et montre 2 décroissances exponentielles successives :
* une décroissance de demi-vie = 10 jours, période de désintégration du nickel 56 en cobalt 56, suivie d'
* une décroissance de demi-vie = 111 jours, période de désintégration du cobalt 56 en fer 56.



SN gravitationnelle (type spectral : II, Ib, Ic)
La géante rouge est dépourvue de carburant nucléaire : sa masse lui a permis de tout combuster. Mais qu'à cela ne tienne, il reste la gravité et ça va faire beaucoup plus mal...
A l'atteinte de la masse de Chandrasekhar du coeur de fer, celui-ci collapse et cette fois ci, cela va jusqu'au bout, cad jusqu'à former un "noyau atomique géant", une étoile à neutron de R=10 km, libérant l'énergie gravitationelle de liaison correspondante E = GM²/R. logE = logG + 2 logM - logR. Avec G~10^-10, M~1³⁰, R~10⁴ on trouve E~10⁴⁶, soit une énergie 100 fois supérieur à la combustion nucléaire d'une masse équivallente.

La gravité, c'est surpuissant

Pourtant, les SNII sont nettement moins lumineuse que les SNIa. la raison en est que le noyau en s'effondrant se neutronise et que la majeure partie (99%) de l'énergie de l'effondrement est emportée par un déluge de 10⁵⁷ neutrinos qui se forment au cours de ce processus.

[Gilgamesh]

Nucléosynthèse exposive des supernovae gravitationnelles

Dans les épisodes précédents tu as eu la combustion de l'hydrogène (selon le cycle CNO dans les étoiles massives, celles qui nous intéressent ici), puis combustion de l'He-4 selon la réaction "triple alpha" avec le béryllium (instable, demi vie ~10^-16 s) comme intermédiaire réactionnel:

2 He-4 --> Be-8 .... Be-8 + He-4 --> C-12 (T ~ 8.10⁷ K)


Puis la combustion du carbone selon diverses voies :

2 C-12 --> Ne-20 + alpha (50%)
2 C-12 --> Na-23 + p (50%)
2 C-12 --> Mg-23 + n (rare)
(T ~ 8.10⁸ K - durée : 600 ans pour M = 25 Mo)

Par ailleurs le carbone réagit avec les noyau d'hélium pour produire de l'O-16.

Quand on dépasse le milliard de K, les choses s'accélèrent car la matière commence à produire des neutrinos pour se refroidir. Comme l'enveloppe de l'étoile est transparente pour ces particules, la déperdition est énorme et la contraction du coeur (pour compenser la perte d'énergie) devient de plus en plus rapide. La pression centrale, le densité et la température croissent exponentiellement et le stades ultérieurs prennent moins d'une année

Il reste au coeur l'O-16 (produit de la combustion de He-4) et le Ne-20.

Une des dernières série de réactions notable de la nucléosynthèse "calme" est la combustion de l'oxygène qui donne divers noyaux Mg, Si, S... Ar

(T ~ 2.10⁹ K - durée : 6 mois pour un étoile de 25 Mo)

Et la température continue d'augmenter par contraction du coeur...

Les photons thermiques commencent à devenir vraiment agressifs pour les noyaux eux même cad qu'ils les "ionisent" en leur arrachant des nucléons et des noyaux alpha (photodésintégration). Il ne fait pas encore assez chaud pour que le Si parviennent à surmonter la répulsion électrostatique de leur 14 charges positives, mais dans ce magma, les débris légers (p, n, alpha) à haute température parviennent à s'agréger aux noyaux existants pour arriver au Fe-56.

Arrivé là, toute réaction sur le Fe-56 absorbe de l'énergie, qui s'ajoute à l'hémorragie neutrinique pour soutirer de l'énergie au coeur. On aborde le domaine de la nucléosynthèse dite explosive bien que pour le processus "s" (cf. ci dessous) elle commence avant l'explosion. Ce processus a également lieu dans le cas des supernovae thermonucléaire et dans les explosions de type novae (cycle CNO chaud). Dans tous les cas, on a à la fois pendant un tempes très bref de fortes température, de fortes densités et un flux intense de particules dégagées par les réactions nucléaires qui se produisent au passage de l'onde de choc, en particulier un flux intense de neutrons rapides.

Source : On the Conditions Required for the r-PROCESS - Norman, E. B. & Schramm, D. N. - Journal: Astrophysical Journal, Vol. 228, pp. 881-892 (1979).

Cours : Explosive Nucleosynthesis and the r-process (voir pièce jointe)
Les 4 processus de nucléosynthèse :

Processus "s" (pour "slow") : il a lieu sous flux neutronique "faible" (10⁸-10¹¹ n.cm^-3) et il est ascensionnel selon un chemin évolutif unique pour une "graine" nucleique donnée, balisé par les décroissance bêta pour les éléments de faibles masses, puis par des décroissance alpha pour les éléments les plus lourds. Dans ce processus, la matière s'enrichit par saut d'une unité de masse atomique à la fois, par absorption d'un neutron par un nucléide stable, avec retour immédiat à la stabilité. Ce processus est en mesure de synthétiser des éléments jusqu'au plomb. Au delà, la décroissance alpha fait reculer le noyau de trop de cases trop rapidement pour aller plus loin.

Processus "r" ( pour "rapid") : sous irradiation neutronique plus intense, des nucléides instables riches en neutron et assez éloignés de la vallée de stabilité peuvent être temporairement formés tant que dure l'irradiation. La limite est donnée par le ratio entre le temps de désintégration du noyau et le flux. Pour un flux de neutron et un flux de gamma donné (on l'a vu, les gamma sont meurtriers pour les noyaux !) il existe pour chaque Z un nucléide limite enrichit en neutron dont le temps de décroissance bêta ou par rejet de neutron est trop bref pour admettre l'absorption d'un nouveau neutron avant désintégration.

Le chemin évolutif du processus r est donc parallèle au s et situé dans la zone des nucléides enrichit en neutrons.

Une fois le flux d'irradiation passé, ces nucléides enrichis et instables regagnent la vallée de stabilité par des désintégration bêta successives. Ils forment tous les éléments lourds au delà du Plomb.


Localisation des processus-r:

1/ supernova gravitationnelles : les anti-neutrinos _v_e issus de la neutronisation massive du coeur sont plus chauds que les neutrinos v_e, ce qui fait que le processus :
_v_e + p --> n + e⁺
est favorisé par rapport au processus inverse :
v_e + n --> p + e^-.

L'excès de neutrons favorise le processus r, probablement pas trop près du coeur car ça marche mieux avec une "graine"massive.


2/disque d'accrétion autours des trous : dans la partie interne du disque on a un plasma du nucléons avec un excès de neutron qui va croissant noirs

3/ fusion d'étoile à neutron (fréquence ~ 10^-7 par an dans la Galaxie, éjection de ~0,1 masse solaire de matière issue du processus r). C'est peut être là que l'or est produit le plus en abondance. Voir On the origin of gold - APOD 2008 May 18 .


Processus "p" (pour "photodesintegration") : vers 2 GK avant l'explosion (combustion de l'oxygène) ou entre 2 et 3,5 GK durant l'explosion (combustion explosive de l'oxygène et du néon) le flux de photons gamma devient suffisant pour provoquer une érosion des noyaux formés par le processus s et donne des éléments riches en neutron du groupe du fer (A +/-60 nucléons).

Processus "v" (nu pour "neutrino") : le flux intense de neutrinos issue du coeur va induire des réaction nucléaire "faibles" dans les couches éjectée et produire des éléments comme B-11, F-19, La-138, Ta-180, et un peu de Li-7 et d'Al-26.

Déroulé de l'explosion :

* le "coeur du coeur" d'environ 0,8 masse solaire s'effondre d'un bloc et divise par 1000 son rayon (10 000 km -> 10 km). Lorsque la densité atteint 10¹³ kg/m3 les noyaux atomiques se fondent en une purée de nucléons qui se neutronise (sous l'effet d'un "courant chargé" de l'interaction faible, un quark up change de saveur pour donner un quark down avec émission d'un neutrinos). Tout ceci en environ 1/10e de seconde. Ayé, fini ; en un clignement d'oeil, tout est consommé au plan énergétique : il reste maintenant à évacuer toute cette énergie au travers de l'enveloppe. Pour commencer, la pression de dégénérescence de cette purée de neutron à la densité de 10¹⁷ kg/m3 a stoppé l'effondrement et le coeur se met à vibrer comme une cloche, ce qui génère une onde de choc titanesque qui se propage vers l'extérieur.

* celle-ci traverse les couches externes du coeur de fer qui tombe sur le coeur hyperdense à environ 1/4 de la vitesse de la lumière (70 000 km/s). Si le coeur est initialement trop massif (>1,2 masse solaire), on montre que l'onde de choc est stoppée et ne parvient pas jusqu'à la base de l'enveloppe et que l'explosion peut avorter (et tout collapser en trou noir).

* pendant ce temps là, dans le coeur neutronisé, les neutrinos sortent avec un léger retard du fait de la densité de la matière qui s'oppose à leur progression (pourtant, il leur en faut pour être freiné à ceux là...). Tels la cavalerie, il viennent à la rescousse de l'onde de choc en déposant un minuscule quota de leur énergie au sein de l'enveloppe. Puissamment réchauffée, l'explosion repart et progresse de manière turbulente au sein de l'enveloppe, à des vitesse de l'ordre d'un dixième de la vitesse de la lumière (30 000 km/s)

Selon la taille de l'enveloppe, l'onde de choc peut mettre entre plusieurs heure et plusieurs jours à progresser dans un milieu extrêmement dilué jusqu'à a atteindre la surface où elle révèle au monde qu'il y a une étoile de moins dans l'univers.

L'étoile à neutron est un des résidus compacts possibles résultant d'une SN gravitationnelle. Le volume du coeur stellaire est divisé par ~10⁹ ce qui porte la vitesse angulaire, la densité et le champs magnétique à des valeurs extrêmes (période de rotation de qq ms, densité ~ 10¹²kg.m^-3, B~10¹¹ Teslas). Le champs magnétique très intense provoque l'apparition de jets polaires relativiste dont l'axe ne se confond pas forcément avec l'axe de rotation et dont le cône à cette condition balaye l'espace comme un phare côtier. Si la Terre se trouve dans le trajet du jet, on mesure un top radio rapide et régulier et la source est appelée pulsar.

Fréquence et localisation des supernovae

Les fréquences des explosions de supernovae de type I et de type II sont du même ordre de grandeur (bien que les mécanismes soient très différents) et s'exprime en SNU (SuperNova Unit). 1 SNU = 1 supernovae par siècle pour 10 milliards de luminosités solaires (luminosité d'une galaxie "moyenne" ). Le SNU des galaxies par type de SN dépend de leur nature elliptique ou spirale.

Les SNII, Ib, Ic sont issue d'étoiles massives, qui ont une durée de vie brève (qq millions d'années) : on n'en trouvent donc que dans les régions où les formations d'étoiles se continuent encore de nos jours, soit les disques des galaxies spirales (étoiles de Population I). Les galaxies elliptiques n'ont pas connu de formation d'étoiles depuis très longtemps et leur étoiles massives sont mortes depuis belle lurette: il ne reste que des étoiles de petite masse qui ont aujourd'hui atteint le stade de géante rouge ou de naine blanche (étoiles de Population II). On trouve donc des Ia partout tandis que les II ne se trouvent que dans les spirales


SN II, Ib, Ic :
hôte spirale (Pop I): 1,04 SNU
hôte elliptique (Pop II) : 0,00 SNU

SN Ia :
hôte spirale (Pop I): 0,24 SNU
hôte elliptique (Pop II) : 0,13 SNU

[A voir en vidéo sur Futura]

[Mark_of_darkness]

Bonjour Gilgamesh,

dans la fiche Wikipédia sur le Soleil, il est indiqué que la fusion thermonucléaire, outre le fait de refroidir le noyau de l'étoile, le dilatait et diminuait sa vitesse de rotation....
De plus à la fin de votre exposé très intéressant vous dites qu'une étoile à neutrons à une vitesse de rotation délirante, comment évolue la vitesse du noyau au cours des derniers instants d'une étoile.

De plus dans la fiche Wikipédia sur l'hydrogène métallique, il est indiqué que ce métal est un semi-conducteur....compte tenu des éléments de votre exposé, peut-on dire que le champ magnétique d'une étoile est lié à la densité, la température, la pression de son noyau ? Comment évolue-t-il au cours des derniers instants d'une étoile ?

Enfin, dans votre exposé, vous dites que la "purée de neutrons engendre une onde de choc titanesque et si elle est arrêté par le noyau de fer cela peut aboutir à un trou noir...Pouvez vous décrire en détail ce phénomène ?

Merçi d'avance pour vos réponses justifiées. Cordialement,

[Gilgamesh]

Bonjour Gilgamesh,

dans la fiche Wikipédia sur le Soleil, il est indiqué que la fusion thermonucléaire, outre le fait de refroidir le noyau de l'étoile, le dilatait et diminuait sa vitesse de rotation....

Ça va avec : si on augmente le rayon, la pression, température, la densité et la vitesse angulaire diminuent de façon liée.

De plus à la fin de votre exposé très intéressant vous dites qu'une étoile à neutrons à une vitesse de rotation délirante, comment évolue la vitesse du noyau au cours des derniers instants d'une étoile.

En se contractant, sa vitesse angulaire augmente fortement.

De plus dans la fiche Wikipédia sur l'hydrogène métallique, il est indiqué que ce métal est un semi-conducteur....compte tenu des éléments de votre exposé, peut-on dire que le champ magnétique d'une étoile est lié à la densité, la température, la pression de son noyau ? Comment évolue-t-il au cours des derniers instants d'une étoile ?

Il n'y a pas d'hydrogène métallique dans la Soleil, la température est trop élevée. L'hydrogène métallique existe dans le manteau "froid" à haute pression des planètes géantes gazeuses.

Enfin, dans votre exposé, vous dites que la "purée de neutrons engendre une onde de choc titanesque et si elle est arrêté par le noyau de fer cela peut aboutir à un trou noir...Pouvez vous décrire en détail ce phénomène ?

La dissociation nucléaire du fer en nucléons ou noyaux plus léger est très endoénergétique. L'énergie de dissociation est prise sur l'onde de choc, ce qui lui pompe énormément d'énergie. Si la masse de fer entourant la fraction du noyau en effondrement est trop épaisse, l'onde de choc perdra son énergie avant d'atteindre la surface et l'étoile n'explosera pas.

a+

[Mark_of_darkness]

Si j'ai bien compris, le noyau de fer va continuer à s'effondrer sur le le noyau dense...Mais que deviennent alors des neutrinos ? Et enfin comment cela aboutit à un trou noir ?

[Remi.Vassileff]

Merci beaucoup Gilgamesh, c'est une vrai mine de documents! Je n'ai pas encore tout lu, j'en suis au premier post, mais je m'assure de tous bien comprendre

Juste une petite question, j'essaie de vulgariser un peu, mais bon pour vulgariser quelques chose il faut maîtriser à 100% le sujet.
C'est par rapport à la pression de dégénérescence. D'après mes recherches sur internet (Wikipédia plus précisément ), ce phénomène est lié au principe de l'exclusion de Pauli. (des fermions ne peuvent pas se trouver au même endroit dans le même état quantique), donc les électrons se repoussent en gros? (quand l'étoile devient trop dense, les orbites des électrons se juxtaposent).
C'est le même principe que quand on rapproche deux aimants du même côté? (Si j'ai bien compris tout ça c'est à cause des spins, responsables de l'orientation magnétique, un truc dans le genre... )
Bon là j'approfondis vraiment, je ne sais pas si j'aurais le temps de parler de ça lors de l'exposé, mais si quelqu'un me demande ce qui provoque la pression de dégénérescence...

Encore merci!

[Gilgamesh]

Si j'ai bien compris, le noyau de fer va continuer à s'effondrer sur le le noyau dense...Mais que deviennent alors des neutrinos ? Et enfin comment cela aboutit à un trou noir ?

Le noyau dense est une fraction du noyau de fer. Les neutrinos issus du refroidissement sont émis à haute dose dès lors que la température atteint le GK. Lors de l'effondrement, ils vont également être produit en masse par la neutronisation. Ils restent piégés qq seconde dans le reliquat effondré avant de s'échapper.

La transition vers le trou noir est encore difficilement modélisable essentiellement parce qu'on ne sait pas calculer exactement la limite Oppenheimer-Volkov, c'est à dire la masse limite d'une étoile à neutron. Mais dans l'idée on peut avoir un stade étoile à neutron chaude qui en se refroidissant va ensuite s'effondrer en tro noir.

a+

[Gilgamesh]

Merci beaucoup Gilgamesh, c'est une vrai mine de documents! Je n'ai pas encore tout lu, j'en suis au premier post, mais je m'assure de tous bien comprendre

Juste une petite question, j'essaie de vulgariser un peu, mais bon pour vulgariser quelques chose il faut maîtriser à 100% le sujet.
C'est par rapport à la pression de dégénérescence. D'après mes recherches sur internet (Wikipédia plus précisément ), ce phénomène est lié au principe de l'exclusion de Pauli. (des fermions ne peuvent pas se trouver au même endroit dans le même état quantique), donc les électrons se repoussent en gros? (quand l'étoile devient trop dense, les orbites des électrons se juxtaposent).

La pression représente une certaine densité d'énergie. La matière tend toujours à adopter sa configuration d'énergie la plus basse. Quand la densité dépasse une certaine limite, la réaction p + e -> n + v est fortement favorisée par rapport à la réaction inverse n -> p + e + v_ (v neutrino électronique, v_ antineutrino électronique) et la matière se neutronise.

C'est le même principe que quand on rapproche deux aimants du même côté? (Si j'ai bien compris tout ça c'est à cause des spins, responsables de l'orientation magnétique, un truc dans le genre... )

Ce n'est pas le même principe puisque la force est purement quantique (les électron ont simplement une probabilité nulle d'être au même endroit) et ne fait pas intervenir un champ de force, mais bon, pour faire passer l'idée ça peut passer.



a+

[Remi.Vassileff]

J'ai tout lu, une fois de plus, merci

La pression représente une certaine densité d'énergie. La matière tend toujours à adopter sa configuration d'énergie la plus basse. Quand la densité dépasse une certaine limite, la réaction p + e -> n + v est fortement favorisée par rapport à la réaction inverse n -> p + e + v_ (v neutrino électronique, v_ antineutrino électronique) et la matière se neutronise.
a+

Par contre je ne comprend pas très bien ce que tu dis ci-dessus.

* le "coeur du coeur" d'environ 0,8 masse solaire s'effondre d'un bloc et divise par 1000 son rayon (10 000 km -> 10 km). Lorsque la densité atteint 10¹³ kg/m3 les noyaux atomiques se fondent en une purée de nucléons qui se neutronise (sous l'effet d'un "courant chargé" de l'interaction faible, un quark up change de saveur pour donner un quark down avec émission d'un neutrinos). Tout ceci en environ 1/10e de seconde. Ayé, fini ; en un clignement d'oeil, tout est consommé au plan énergétique : il reste maintenant à évacuer toute cette énergie au travers de l'enveloppe. Pour commencer, la pression de dégénérescence de cette purée de neutron à la densité de 10¹⁷ kg/m3 a stoppé l'effondrement et le coeur se met à vibrer comme une cloche, ce qui génère une onde de choc titanesque qui se propage vers l'extérieur.

* celle-ci traverse les couches externes du coeur de fer qui tombe sur le coeur hyperdense à environ 1/4 de la vitesse de la lumière (70 000 km/s). Si le coeur est initialement trop massif (>1,2 masse solaire), on montre que l'onde de choc est stoppée et ne parvient pas jusqu'à la base de l'enveloppe et que l'explosion peut avorter (et tout collapser en trou noir).

* pendant ce temps là, dans le coeur neutronisé, les neutrinos sortent avec un léger retard du fait de la densité de la matière qui s'oppose à leur progression (pourtant, il leur en faut pour être freiné à ceux là...). Tels la cavalerie, il viennent à la rescousse de l'onde de choc en déposant un minuscule quota de leur énergie au sein de l'enveloppe. Puissamment réchauffée, l'explosion repart et progresse de manière turbulente au sein de l'enveloppe, à des vitesse de l'ordre d'un dixième de la vitesse de la lumière (30 000 km/s)

Selon la taille de l'enveloppe, l'onde de choc peut mettre entre plusieurs heure et plusieurs jours à progresser dans un milieu extrêmement dilué jusqu'à a atteindre la surface où elle révèle au monde qu'il y a une étoile de moins dans l'univers.

L'étoile à neutron est un des résidus compacts possibles résultant d'une SN gravitationnelle. Le volume du coeur stellaire est divisé par ~10⁹ ce qui porte la vitesse angulaire, la densité et le champs magnétique à des valeurs extrêmes (période de rotation de qq ms, densité ~ 10¹²kg.m^-3, B~10¹¹ Teslas). Le champs magnétique très intense provoque l'apparition de jets polaires relativiste dont l'axe ne se confond pas forcément avec l'axe de rotation et dont le cône à cette condition balaye l'espace comme un phare côtier. Si la Terre se trouve dans le trajet du jet, on mesure un top radio rapide et régulier et la source est appelée pulsar.

Quelques questions :

Le "cœur du cœur c'est du fer et du nickel?

Et si l'onde de choc par de ce cœur pour aller vers l'extérieur, pourquoi les autres couches (le reste du cœur de fer par exemple) ne sont pas "balayés", mais attirer par le cœur? A cause de la gravitation?

Vous dites aussi que si le "cœur du cœur" (ou juste le cœur?) dépasse une masse de 1.2 masses solaires, l'étoile se transforme directement en trou noir. C'est ça la masse de la limite Chandrasekhar?

Et les couches externes reviennent sur le cœur aussi?

Et alors qu'est-ce que la limite d'Oppenheimer-Volkoff? Puisqu'elle est environ de 3.3 masses solaires (soures wiki ), c'est la masse du cœur très dense + des couches externes "absorbé" par le cœur (si les couches externes reviennent sur le cœur).

Merci d'avance. Je sais que je pose beaucoup de question, le problème est que je suis en seconde, et je n'ai pas le niveau pour bien comprendre, mais j'essaie

C'est fatiguent la physique,

[Gilgamesh]

Par contre je ne comprend pas très bien ce que tu dis ci-dessus.

Si tu calcules la densité d'énergie de deux cube de matière, l'un avec des proton et des éléctron, l'autre avec que des neutron, en dessous d'une certaine densité c'est sous la forme p+e (matière atomique) que l'énergie est minimale, mais a partir d'un certain seuil, c'est sous la forme n (matière neutronique) que la densité d'énergie est minimale. La matière change donc d'état et évacue le surplus d'énergie sous forme de neutrinos.

Une autre façon de le dire :
Tu as un équilibre dynamique entre deux réactions dans le coeur en effondrement (et ensuite au sein de l'étoile à neutron) : à chaque instant des neutrons se désintègrent et d'autres se forment... de cette façon il y a émission continue de neutrinos et d'antineutrinos qui s'échappent, d'où le refroidissement du coeur et ensuite de l'étoile.

[1]

[2]

Lorsque la pression est très forte, il ne reste plus de niveaux de faible énergie. La réaction [2], ne pouvant en général produire un électron de très haute énergie, se trouve bloquée. Mais la [1] n’est pas affectée De sorte que les électrons peuvent être absorbés par les protons dans le processus β de la première réaction, transformant les protons en neutrons, mais ensuite ces neutrons ne peuvent plus redevenir protons et la matière se neutronise (ceci dit, cela reste un équilibre dynamique et il reste toujours un certain pourcentage de protons).

Quelques questions :

Le "cœur du cœur c'est du fer et du nickel?

Sans doute une purée de tout un capharnaüm de noyaux rendus instables par la température mais centré sur la vallée des 60 et le Fe-56 en particulier.

Et si l'onde de choc par de ce cœur pour aller vers l'extérieur, pourquoi les autres couches (le reste du cœur de fer par exemple) ne sont pas "balayés", mais attirer par le cœur? A cause de la gravitation?Vous dites aussi que si le "cœur du cœur" (ou juste le cœur?) dépasse une masse de 1.2 masses solaires, l'étoile se transforme directement en trou noir. C'est ça la masse de la limite Chandrasekhar? Et les couches externes reviennent sur le cœur aussi?

La valeur exacte de la limite de Chandrasekhar dépend de la nature des particules (noyau Fe, proton, électron, neutron...) sur lesquelles la pression s'exerce.

Il doit y avoir effectivement une partie du coeur ou de l'enveloppe qui est retenu par la gravité de la proto étoile à neutron malgrès l'onde de choc, je ne sais pas exactement selon quelle modalité (c'est de tout façon encore du domaine de la recherche) mais cela fait de toute façon intervenir la gravité bien sûr.

Et alors qu'est-ce que la limite d'Oppenheimer-Volkoff? Puisqu'elle est environ de 3.3 masses solaires (soures wiki ), c'est la masse du cœur très dense + des couches externes "absorbé" par le cœur (si les couches externes reviennent sur le cœur).

Oui. C'est l’équivalent de la limite de Chandrasekhar mais pour de la matière ultra dense et des pression extrême. La différence essentielle provient du rôle de la pression.

La gravité de l'astre comprend toutes les formes d'énergie et la pression. L'énergie c'est aussi bien l'énergie de masse (Mc², avec M invariable si l'astre ne rayonne pas) que l'énergie cinétique des particule (chaleur). Plus une terme de courbure, car en quelque sorte, la "gravité gravite" : un champ de gravité très intense contribue par lui même à la gravité...

Pour des astres peu denses, le terme de pression, d'énergie cinétique et de courbure sont totalement négligeables devant le terme de masse. Mais ce n'est pas le cas pour les astres relativistes.

Dans ce qui suit, lire P = P(r), M = M(r).

Soit une masse M de densité rho constante incluse dans un rayon r.

Pour un astre "newtonien" l'équilibre hydrostatique s'écrit :



dP/dr c'est la dérivée de la pression avec le rayon, ici donc la pente de décroissance de la pression en partant du centre (r=0) pour arriver à la surface (r=R).

La gravité est uniquement due à la masse.

Pour un astre relativiste (étoile à neutron) l'expression doit être corrigée par de nouveaux termes et tu as :



avec le densité d'énergie.

Le terme de masse est remplacé par , qui contient la contribution de la pression à la "masse" de l'astre. Autrement dit, au delà d'un certain seuil, la pression qui "jouait contre la gravité" devient un facteur contributif à la gravité, elle "change de camp", en quelque sorte

Le terme de densité est remplacé par qui contient à la fois l'énergie de masse, l'énergie interne (chaleur) et encore une fois la pression.

Le terme de rayon est associé à un facteur géométrique du à la courbure de l'espace .

C'est dans ce terme de courbure que l'irréversible advient . Si r passe en dessous de 2GM/c², et donc que l'expression entre parenthèse devient négative, l'équilibre hydrostatique et rompu et l'astre s'effondre en trou noir.

Merci d'avance. Je sais que je pose beaucoup de question, le problème est que je suis en seconde, et je n'ai pas le niveau pour bien comprendre, mais j'essaie

Y'a pas de mal, le forum est là pour ça

a+

[Mark_of_darkness]

Bonjour Gilgamesh et merçi pour vos réponses

La transition vers le trou noir est encore difficilement modélisable essentiellement parce qu'on ne sait pas calculer exactement la limite Oppenheimer-Volkov, c'est à dire la masse limite d'une étoile à neutron. Mais dans l'idée on peut avoir un stade étoile à neutron chaude qui en se refroidissant va ensuite s'effondrer en tro noir.

Si j'ai bien compris l'ensemble de votre exposé sur cette discution : tant que les ondes de choc du coeur du noyau dégénéré, " la proto étoile à neutrons", ne peuvent pas traverser le noyau de fer de l'étoile en fin de vie, le processus continue et sa taille augmente (peut-être jusqu'à la limite d'Oppenheimer-Volkoff ?), vrai ou faux ?...Quand le noyau de fer trop massif est phagocyté (mangé) de l'interieur par la futur étoile à neutrons, à partir de quand "cette coquille vide" laisse-t-il passer les ondes de choc qui vont créer la supernova et peut-être laisser apparaître le trou noir?

[Remi.Vassileff]

Lorsque la pression est très forte, il ne reste plus de niveaux de faible énergie. La réaction [2], ne pouvant en général produire un électron de très haute énergie, se trouve bloquée. Mais la [1] n’est pas affectée De sorte que les électrons peuvent être absorbés par les protons dans le processus β de la première réaction, transformant les protons en neutrons, mais ensuite ces neutrons ne peuvent plus redevenir protons et la matière se neutronise (ceci dit, cela reste un équilibre dynamique et il reste toujours un certain pourcentage de protons).

Donc ne gros c'est à ça qu'est du la pression de dégénérescence?
Mais alors pourquoi une étoile ne se transforme pas directement en étoile à neutron?

Je trouve que la formation du trou noir est le sujet le plus difficile à comprendre sur les trous noirs.

[Gilgamesh]

Bonjour Gilgamesh et merçi pour vos réponses
Si j'ai bien compris l'ensemble de votre exposé sur cette discution : tant que les ondes de choc du coeur du noyau dégénéré, " la proto étoile à neutrons", ne peuvent pas traverser le noyau de fer de l'étoile en fin de vie, le processus continue et sa taille augmente (peut-être jusqu'à la limite d'Oppenheimer-Volkoff ?), vrai ou faux ?...Quand le noyau de fer trop massif est phagocyté (mangé) de l'interieur par la futur étoile à neutrons, à partir de quand "cette coquille vide" laisse-t-il passer les ondes de choc qui vont créer la supernova et peut-être laisser apparaître le trou noir?

Pour la première partie, je dirais oui. Si l'onde de choc n'arrive pas à traverser "le champs de mine" constituée par les couche dense en effondrement, tout risque de finir en trou noir.

Pour la seconde partie je n'ai pas de chiffre précis et ça dépend de la géométrie de l'explosion.

Par exemple, le modèle quasi consensuel des sursaut gamma long est constitué d'un moteur central formé d'un trou noir en formation et son disque d'accrétion transitoire lors de l'effondrement du coeur d'une étoile très massive (genre 25 Ms et +). Il se forme des jets polaires relativiste qui vont percer l'enveloppe.


The distribution of elements numerically computed for the bipolar hypernova explosion model (left-bottom). Theoretical line profiles computed on the basis of the elements distribution are compared with oxygen lines detected in SNe 1998bw (top) and 2003jd (right-bottom). In the explosion, high-velocity jets are ejected along the polar directions (top and bottom directions). Iron (colored in green and blue) is ejected toward the polar direction, while oxygen (brown) is along the equatorial direction. The latter is confined in a dense, doughnut-like shaped debris (see density contours shown in black). In the panels for the emission lines, the theoretically predicted lines (RED) for an observer placed at the polar direction (top) and at the equatorial direction (right-bottom) are compared to observed oxygen emission line profiles (BLACK) in SN 1998bw and 2003jd, respectively. The emission line profiles are in good accordance with the interpretation, that is, SNe 1998bw and 2003jd are intrinsically similar events, but viewed at the different direction. It is also consistent with the fact that a Gamma-Ray Burst showed up with SN 1998bw but not with SN 2003jd.


source

Donc ne gros c'est à ça qu'est du la pression de dégénérescence?
Mais alors pourquoi une étoile ne se transforme pas directement en étoile à neutron?

Parce que à "basse pression" seuls les bas niveaux d'énergie sont occupés en permanence. A tout moment l'électron peut sauter sur des niveaux plus élevés et retomber en rayonnant.

Je trouve que la formation du trou noir est le sujet le plus difficile à comprendre sur les trous noirs.

En raisonnant "avec les mains" : ce qui contribue a la gravité c'est : la masse, la chaleur, la pression, la gravité elle même. Dans une étoile classique seule la masse apporte une contribution conséquente, les autres termes sont négligeables. Mais plus l'étoile (ou plus exactement son coeur) se contracte, plus la pression et la température augmente. A un certain degré, ils finissent par contribuer eux même à la gravité. Et quand la gravité devient extrême, elle finit elle même par graviter suffisamment pour "boucler l'affaire" ; quand l'astre rentre dans son rayon de Schwarzschild (R=2GM/c²), on est assuré par un raisonnement théorique qu'un trou noir doit se former.

a+

[Mark_of_darkness]

Bonjour Gilgamesh,
d'après le document fourni, le fer du noyau est éjecte par les pôles alors que l'oxygène se concentre à l'équateur sous forme de "beignet"...sauf erreur de ma part....Merçi pour ce document, mais d'autres questions me viennent à l'esprit...
1- A quoi ressemble un "proto trou noir" ?
2- Quelles sont en détails les étapes qui permettent de passer d'une "proto étoile à neutrons" qui a atteint la limite OV à un trou noir ?
3- Compte tenu de la présence d'une "proto étoile à neutrons" ou d'un "proto trou noir" au coeur du noyau de fer en effondrement, une étoile super massive en fin de vie peut-elle s'aplatir ?
4- Les jet de matières par les pôles,sauf erreur de ma part, sont aussi une caractéristiques de la phase T-Tauri des étoiles naissantes. Que doit-on en penser ?

Merçi d'avance pour vos réponses. Cordialement,

[Gilgamesh]

Bonjour Gilgamesh,
d'après le document fourni, le fer du noyau est éjecte par les pôles alors que l'oxygène se concentre à l'équateur sous forme de "beignet"...sauf erreur de ma part....Merçi pour ce document, mais d'autres questions me viennent à l'esprit...
1- A quoi ressemble un "proto trou noir" ?
2- Quelles sont en détails les étapes qui permettent de passer d'une "proto étoile à neutrons" qui a atteint la limite OV à un trou noir ?
3- Compte tenu de la présence d'une "proto étoile à neutrons" ou d'un "proto trou noir" au coeur du noyau de fer en effondrement, une étoile super massive en fin de vie peut-elle s'aplatir ?
4- Les jet de matières par les pôles,sauf erreur de ma part, sont aussi une caractéristiques de la phase T-Tauri des étoiles naissantes. Que doit-on en penser ?

Merçi d'avance pour vos réponses. Cordialement,

Merci

Bon...

0 - Ne rien conclure de la sorte de l'analyse spectrale. C'est un art subtil à côté duquel les moines de Shaolin font figure de garçons bouchers. De la densité spectrale d'un élément sous une forme ionique donnée à sa densité chimique dans le gaz d'où il émet il y a un long parcours de thermodynamique chimique qui met à mal l'intuition naïve.

1+2-Les trous noirs accomplis n'ont "pas de cheveux" et plus généralement "pas de bosses". Un proto trou noir, c'est une surface d'horizon avec des cheveux et des bosses. La résoption des ces irrégularités de surface engendre un train d'ondes gravitationnelles qui transporte une énergie extraordinaire mais qui engendre, du fait de la formidable rigidité de l'espace, des effets spatiaux d'amplitude réellement ténue, dont on espère néanmoins capter les infimes effets dans une avenir pas trop lointain (expérience VIRGO, LIGO, et successeurs).

3- Tout ceci se passe en une durée bien trop brève (en quelques poignées de secondes) pour que l'enveloppe ait le temps de réagir.

4- Que partant de diverses causes, naissent des effets étonnement semblables. Le triplet : astre central massif + disque d'accrétion ionisé + double jet polaire se retrouve dans les quasars, les micro-quasars, la formation stellaire, un certaine nombre de sources X-gamma, les sursaut gamma long... Cela fait partie des nouveaux paradigmes féconds de l'astrophysique tant galactique que stellaire.

a+

[fafa77130]

Bonjour,

A propos de supernova, y-a-t-il des étoiles concernées par cette fin de vie susceptibles d'être sur le point d'exploser...
ou autrement est-on capable de prévoir une explosion sur un laps de temps plus ou moins déterminé (voir à l'échelle humaine).

Histoire de vivre ce que les Chinois ils me semblent ont observé vers l'an 1000...

A+
Fab'

[Mark_of_darkness]

Bonjour Gilgamesh,
tout d'abord j'aimerais m'excuser car je suis allé un peu vite en besogne...en effet, il est indiqué nul part sur le document source que le fer éjecté par les pôles provenait du noyau de fer de l'étoile.....ce n'est q'une supposition de ma part....Si l'analyse spectrale est si abstraite pourquoi la pratique-t-on, surtout dans le cas de l'hypernova,qui selon le document source, perd rapidement de son éclat ?

De plus, pour le proto trou noir, vous parlez de "bosses" et de "cheveux", pourriez vous expliquer plus en détailsces aspects du trou noir naissant ? Existe-t-il une représentation d'un proto trou noir, même artistique ?

Au cours de cette discussion, vous dites, à un moment, que la pression au coeur de l'étoile qui assurait au cours de sa vie une équilibre hydrostatique, change de camp....pourriez vous donner plus de détails sur ce phénomène ?

Enfin dans le cas d'une super nova, qu'elle aboutisse à une naine blanche, ou une étoile à proton ou bien encore à un trou noir, est-il juste de dire que le noyau de l'étoile en fin de vie implose ?

Merçi d'avance pour vos réponses. Cordialement,

[Gilgamesh]

Bonjour,

A propos de supernova, y-a-t-il des étoiles concernées par cette fin de vie susceptibles d'être sur le point d'exploser...
ou autrement est-on capable de prévoir une explosion sur un laps de temps plus ou moins déterminé (voir à l'échelle humaine).

Histoire de vivre ce que les Chinois ils me semblent ont observé vers l'an 1000...

A+
Fab'

On en rêve, devant toute supergéante rouge (ou bleue). Une fois terminée la séquence principale, les derniers stades d'évolutions d'une étoiles sont assez précipités mais ça se joue encore sur des millions d'années et on dispose de peu de données pour juger de l'évolution du coeur avec les seuls indices qui filtrent de l'enveloppe. L'astroséismologie devrait permettre de faire de réels progrès dans cette direction en donnant accès aux conditions physiques qui règnent dans les couches profondes mais c'est encore balbutiant.

Donc en face d'une géantes rouges d'une masse suffisante pour donner naissance à une SN gravitationnelle, on est encore incapable de dire si ça se fera l'année prochaine ou dans cent mille ans. Il n'y a pas donc de progénitrices spécialement mises sous surveillance pour guetter l'explosion imminente.

a+

[Gilgamesh]

Bonjour Gilgamesh,
tout d'abord j'aimerais m'excuser car je suis allé un peu vite en besogne...en effet, il est indiqué nul part sur le document source que le fer éjecté par les pôles provenait du noyau de fer de l'étoile.....ce n'est q'une supposition de ma part....

Paradoxalement même, le fer de l'univers ne provient pas de ces énormes coeurs stellaires. Il provient de la nucléosynthèse explosive.

Si l'analyse spectrale est si abstraite pourquoi la pratique-t-on, surtout dans le cas de l'hypernova,qui selon le document source, perd rapidement de son éclat ?

Parce que bien que complexe à interpréter, ça reste une science exacte et c'est une mine inépuisable d'informations. L'astrophysique doit presque tout à l'analyse spectrale.

De plus, pour le proto trou noir, vous parlez de "bosses" et de "cheveux", pourriez vous expliquer plus en détailsces aspects du trou noir naissant ? Existe-t-il une représentation d'un proto trou noir, même artistique ?

Les masses qui s'effondrent ont une géométrie compliquée et seulement approximativement sphérique. Un trou noir a une figure d'équilibre parfaite (dépendant de sa rotation). Le passage d'un état à l'autre se fait sous la forme d'émission d'un train d'ondes gravitationnelles de forme caractéristique (les modes quasi-normaux). Visuellement, ça peut se représenter sous la forme d'une oscillation de l'horizon. Le trou noir vibre comme une cloche avant de trouver sa forme d'équilibre.

Au cours de cette discussion, vous dites, à un moment, que la pression au coeur de l'étoile qui assurait au cours de sa vie une équilibre hydrostatique, change de camp....pourriez vous donner plus de détails sur ce phénomène ?

C'est simplement que la pression au départ est ce qui empeche une étoile de s'effondrer, c'est son alliée dans sa lutte contre la gravité, en termes imagés. Mais quand cette pression devient extrême, elle contribue à son tour à augmenter la force de gravitation qui écrase l'étoile, c'est cela ques j'exprimais par la formule de "changer de camp".

Enfin dans le cas d'une super nova, qu'elle aboutisse à une naine blanche, ou une étoile à proton ou bien encore à un trou noir, est-il juste de dire que le noyau de l'étoile en fin de vie implose ?

Son coeur oui, et cela provoque une libération d'énergie qui disperse l'enveloppe. C'est donc une explosion causée par une implosion centrale initiale.

a+

[Mark_of_darkness]

Bonjour Gilgamesh, et encore merçi pour vos réponses.

Les masses qui s'effondrent ont une géométrie compliquée et seulement approximativement sphérique. Un trou noir a une figure d'équilibre parfaite (dépendant de sa rotation). Le passage d'un état à l'autre se fait sous la forme d'émission d'un train d'ondes gravitationnelles de forme caractéristique (les modes quasi-normaux). Visuellement, ça peut se représenter sous la forme d'une oscillation de l'horizon. Le trou noir vibre comme une cloche avant de trouver sa forme d'équilibre.

Comment se fait-il que le proto trou noir se comporte comme une proto étoile à neutrons ?
Sont-ce ces vibrations qui provoquent in fine l'explosion de l'étoile ?
Quand vous parlez "d'oscillation de l'horizon", est-ce que cela veut dire que le proto trou noir voit son horizon se contracter et se dilater par intermittence ou vous voulez dire autre chose ?

De plus, la fiche Wikipédia sur la relativité, sauf erreur d'interprétation de ma part, dit que la formule E = "j" (Gamma) Mc^2 permet de prévoir la formation de trou noir.

Pourtant, quand "Béta" tend vers 0, Gamma tend vers 1 et E tend vers Mc^2.(Sauf erreur de ma part)
Quand "Béta" tend vers 1, "Gamma" tend vers l'infini positif comme E d'ailleurs.(Idem). Où est le trou noir dans tout ça ?

Enfin, si mes souvenirs d'étudiant sont bon, "Gamma" est appelé coefficient de Lorentz, à quoi sert-il ?que représente-t-il ?

Merçi d'avance pour vos réponses. Cordialement,

[Remi.Vassileff]

Toutefois, tu dis que, pour la "purée de neutron", la pression de dégénérescence à stoppé l'implosion, ce qui fait que ce "cœur du cœur" (qui est déjà une étoile à neutron?) se met à vibrer, provoquant une onde de choc.
Mais sur le site du CNRS, ils parlent d'un "rebond à la surface de l’objet dense", pour expliquer le changement de sens de l'onde de choc.
Donc je ne comprend pas très bien.

De plus, tu dis que le cœur de 0.8 masse solaire s'effondre. Est-ce une constante, ou est-ce que cette masse peut varier? Et c'est le faite que la gravité soit trop faible à un rayon supérieur qui fait que le reste du cœur ne s'effondre pas? Je ne sais pas si ma phrase est très claire, il est tard, je vais illustré Le cœur doit, de toute façon, faire moins de 1.2 masses solaires, sinon, le cœur collapse (c'est ça?). Donc, si le cœur fait 1 masse solaire, la limite ou il fera 0.8 masse solaire sera le rayon x par exemple. Au delà de ce rayon x, la gravité n'est pas assez forte pour que cette partie du cœur > à Rx ne s'effondre pas?
Mais alors, le cœur doit atteindre une certaine masse pour pouvoir s'effondrer sur lui même, ou une certaine densité, ou même les deux? Je pense que c'est les deux, parce que sinon, le cœur ne pourrait pas atteindre la limite de Chandrasekhar.
Et se peut-il que le cœur, donc une étoile à neutron, avec M<1.2 masses solaires, toujours entouré de son enveloppe de gaz, puisse devenir un trou noir (qui serait une soupe de quark?)?

Juste une petite dernière, pour les naines blanches, quand elles prennent de la matière à une autre étoile, le rayon de cette naine reste le même (et donc la densité augmente)?

[Gilgamesh]

Toutefois, tu dis que, pour la "purée de neutron", la pression de dégénérescence à stoppé l'implosion, ce qui fait que ce "cœur du cœur" (qui est déjà une étoile à neutron?) se met à vibrer, provoquant une onde de choc.
Mais sur le site du CNRS, ils parlent d'un "rebond à la surface de l’objet dense", pour expliquer le changement de sens de l'onde de choc.
Donc je ne comprend pas très bien.

Cela revient au même : physiquement ce qui compte c'est l'élasticité. Un corps parfaitement élastique restitue entièrement l'énergie absorbée. Un objet parfaitement mou la transforme complètement en chaleur. Quand le coeur a atteint l'acmé de sa contraction, il est devenu hyper élastique : qui vient cogner dessus se voit restituer son énergie en retour avec peu de perte, et en y ajoutant une bonne partie de l'énergie de l'implosion. Si rien ne venait cogner dessus, le coeur continuerait de vibrer, mais les couches denses de l'enveloppe viennent en prendre leur part, ce qui retire de l'énergie au coeur pour la transférer à l'enveloppe.

De plus, tu dis que le cœur de 0.8 masse solaire s'effondre. Est-ce une constante, ou est-ce que cette masse peut varier? Et c'est le faite que la gravité soit trop faible à un rayon supérieur qui fait que le reste du cœur ne s'effondre pas? Je ne sais pas si ma phrase est très claire, il est tard, je vais illustré Le cœur doit, de toute façon, faire moins de 1.2 masses solaires, sinon, le cœur collapse (c'est ça?). Donc, si le cœur fait 1 masse solaire, la limite ou il fera 0.8 masse solaire sera le rayon x par exemple. Au delà de ce rayon x, la gravité n'est pas assez forte pour que cette partie du cœur > à Rx ne s'effondre pas?
Mais alors, le cœur doit atteindre une certaine masse pour pouvoir s'effondrer sur lui même, ou une certaine densité, ou même les deux? Je pense que c'est les deux, parce que sinon, le cœur ne pourrait pas atteindre la limite de Chandrasekhar.
Et se peut-il que le cœur, donc une étoile à neutron, avec M<1.2 masses solaires, toujours entouré de son enveloppe de gaz, puisse devenir un trou noir (qui serait une soupe de quark?)?

Je vois ce qui te trouble mais il faut concevoir cette masse de 0,8 Ms comme résultant d'un dégradation progressive des conditions de stabilité du coeur. On est dans une dynamique où les forces de pression sont étroitement dépendantes de la température : quand elle augmente, la part d'énergie emportée par les neutrinos augmente, et ceux-ci ne contribuent que très peu à la pression ; la part des photons de haute énergie augmente itou, et ceci provoque une photodésintégration endoénergétique du fer (ou noyau du même genre) ce qui retire au coeur les moyens de résister à sa propre masse. En bref, l'augmentation de la pression implique une augmentation de la température qui provoque à son tour une modification de l'équation d'état du coeur : la dépendance de la température à la pression diminue avec l'émission de neutrinos et les réactions nucléaires endothermiques ; passé un certain seuil, ça s'effondre.

Juste une petite dernière, pour les naines blanches, quand elles prennent de la matière à une autre étoile, le rayon de cette naine reste le même (et donc la densité augmente)?

Le densité augmente d'autant plus que le rayon d'une naine blanche diminue avec sa masse, ce qui explique en définitive son instabilité intrinsèque, et mène à la masse de Chandraskhar.

a+

[Gilgamesh]

Comment se fait-il que le proto trou noir se comporte comme une proto étoile à neutrons ?

Je ne comprend pas la question.

Sont-ce ces vibrations qui provoquent in fine l'explosion de l'étoile ?

En autre, oui mais j'ai essayé de détailler l'ensemble du phénomène, et ça ne se résume pas à ça.

Quand vous parlez "d'oscillation de l'horizon", est-ce que cela veut dire que le proto trou noir voit son horizon se contracter et se dilater par intermittence ou vous voulez dire autre chose ?

Non, c'est bien ça.

De plus, la fiche Wikipédia sur la relativité, sauf erreur d'interprétation de ma part, dit que la formule E = "j" (Gamma) Mc^2 permet de prévoir la formation de trou noir.

Pourtant, quand "Béta" tend vers 0, Gamma tend vers 1 et E tend vers Mc^2.(Sauf erreur de ma part)
Quand "Béta" tend vers 1, "Gamma" tend vers l'infini positif comme E d'ailleurs.(Idem). Où est le trou noir dans tout ça ?

Ce sont des calculs de Relativité restreinte (RR), les trous noirs sont une prédiction de la Relativité générale. Les TN impliquent un espace dont la courbure dépend de la densité d'énergie, notion totalement absente de la RR.

Enfin, si mes souvenirs d'étudiant sont bon, "Gamma" est appelé coefficient de Lorentz, à quoi sert-il ?que représente-t-il ?

C'est un facteur assez tout terrain. Ici il permet de calculer l'énergie relative d'un corps en fonction de sa vitesse mesurée dans un référentiel donné.

a+

[Mailou75]

Salut,

De plus, la fiche Wikipédia sur la relativité, sauf erreur d'interprétation de ma part, dit que la formule E = "j" (Gamma) Mc^2 permet de prévoir la formation de trou noir.

Etrange, ce qui définit un TN c'est la densité : masse / espace
Résumé dans la formule du rayon de schwarzshild : Rs = 2 G M / c² (M masse et Rs rayon de la sphere)

Enfin, si mes souvenirs d'étudiant sont bon, "Gamma" est appelé coefficient de Lorentz, à quoi sert-il ?que représente-t-il ?

Le facteur de Lorentz est le coefficient applicable entre deux référentiels mobiles en RR pour quantifier la différence de perception des longueurs et de l'écoulement du temps afin de conserver dans chacun des ref une vitesse lumière identique : C.

................

Ce qui permet de connaitre le devenir d'une étoile c'est uniquement sa masse :

- 1 à 8 Masses solaires > Naine blanche
- 8 à 25 Ms > Supernova > Etoile à neutrons
- plus de 25 Ms > Hypernova > Trou noir

A+
Mailou

[Mark_of_darkness]

Bonjour Gilgamesh,

Je ne comprend pas la question.

Je me demandais seulement pourquoi le proto trou noir comme la proto étoile à neutrons vibrait au coeur du noyau de fer de l'étoile super massive ?
Est-ce qu'un proto trou noir est lui aussi élastique ?
D'où proviens l'élasticité dont vous parlez lors de votre dernière réponse à Rémi Vassileff ?
Le fait que le coeur d'un noyau implose, cela implique-t-il qu'il soit creux(comme le tube cathodique d'une TV, qui elle aussi implose !!!) ou cela est-il juste une conséquence de l'augmentation de pression?

De plus, quand une naine blanche est en binôme avec une autre étoile, elle lui vole de la matière....comment fait-elle lorsqu'elle explose pour ne laisser aucune trace ? Alors que les étoiles laissent un "objet" après avoir explosé?

Enfin dans la discution sur la formation du système solaire, un membre du forum a mis en ligne un dossier de presses du CEA sur la formation des étoiles au sein d'un nuage de gaz.....on y apprend également, sauf erreur d'interprétation de ma part, que dans une étoile en fin de vie,dans les couches inférieures du manteau de l'étoile aux abord du noyau se produit des fusions, comment-est-ce possible ?

Merçi d'avance pour vos réponses !!! Cordialement,

[Mark_of_darkness]

Bonjour Mailou_75,
le facteur de Lorentz représente-t-il la contraction ou la dilatation du CST ?

Merçi de votre réponse !!!

[Mailou75]

Bonjour Mailou_75,
le facteur de Lorentz représente-t-il la contraction ou la dilatation du CST ?

CST ?? Central Standard Time ? Je vois pas bien le rapport désolé :/

La contraction/dilatation du temps et de la distance est relative car la vitesse (C ou autre) doit être la même pour tous les observateurs.

Un exemple classique : Le courreur et l'observateur au bord de la piste
Le courreur de son point de vue parcours une distance Dx en un temps T
L'observateur le voit pacourir une distance D en un temps T/
Dans tous les cas la vitesse du courreur est la même V = (Dx) / T = D / (T/)

En espérant avoir répondu à ta question

Mailou

[Mark_of_darkness]

Bonjour Mailou_75,

Tout d'abord, le CST, c'est le Continuum Spatio-Temporel. Milles excuses je vous ai induit en erreur.
De ce fait vous ne répondez pas du tout à la question.
De plus votre exemple me laisse perplexe....je préfère l'exemple de la fusée qui tourne autour de la Terre, ou les observateurs terrestres voient l'horloge dans la fusée retarder (dilatation du temps) et la longueur de la règle se contracter (contraction de l'Espace), sauf erreur d'interprétation de ma part, dans la fiche Wikipédia sur la Relativité Restreinte.

Enfin, ce n'est sans doute pas toujours très clair, j'en suis désolé, mais mes propos s'inscrivent dans le thème de la supernova, ou des thèmes sémantiques qui s'en rapprochent. Merçi de votre compréhension et encore une fois désolé de vous avoir induit en erreur.

Cordialement,