trou noir de matière noire ?

[invite809286b5]

Bonjour,

Une question me taraude depuis plusieurs jours et pour laquelle vous avez probablement une réponse.
Supposons que la matière noire existe et qu'elle n'est sensible qu'à l'interaction gravitationnelle. Il doit bien y avoir des endroits où la matière noire s'attire ou interagit avec de la matière visible de telle sorte que la densité de matière noire devient suffisante pour qu'elle s'effondre en un trou noir. De même, l'"adjonction" de matière noire à un objet dense de matière visible en limite d'effondrement ne pourrait il pas conduire à son effondrement?

Si de tels trous noirs de matière noire existaient, ils devraient également avoir un rayonnement de Hawking, et du coup ne plus être si sombre que ca?

merci d'avance si vous avez des idées sur le sujet !

cordialement, trisfon
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[Deedee81]

Salut,

de telle sorte que la densité de matière noire devient suffisante pour qu'elle s'effondre en un trou noir.

Les observations actuelles vont dans le sens d'une "matière noire chaude", c'est-à-dire composée (ou semblable) de particules rapides (des neutrinos massifs auraient été de bon candidats, mais ils ont été écartés). Une telle matière a tendance à se disperser très vite (comme un gaz chaud). D'autant plus qu'elle n'interagit que par la gravité (pas de viscosité).

La formation d'un tel trou noir est donc (il me semble) fort improbable. Mais pas impossible a priori.

De même, l'"adjonction" de matière noire à un objet dense de matière visible en limite d'effondrement ne pourrait il pas conduire à son effondrement?

La quantité de matière noire dans l'environnement des étoiles et autres corps massifs est très faible. Ca ne doit pas faire grande différence.

Par contre, les TN existant doivent avaler la matière noire. En toute logique.

Si de tels trous noirs de matière noire existaient, ils devraient également avoir un rayonnement de Hawking, et du coup ne plus être si sombre que ca?

Exact.

Mais :
1) Ce rayonnement est trop faible pour être détecté (avec nos moyens actuels mais encore pour longtemps), pour un TN de l'ordre d'une masse stellaire.
2) Rien ne distingue un TN formé de matière noire ou de quoi que ce soit d'autres (théorème de calvitie : les seuls paramètres caractérisant un TN sont sa masse totale, son moment angulaire et sa charge électrique, démontré par Penrose et Hawking).

Si la matière noire est composée de particules exotiques, comme on le pense, alors ça n'a rien d'hérétique. Ca veut dire que la matière n'interagit pas uniquement via la gravité mais que les interactions avec la matière sont très très difficiles, très faibles. Donc, que ce soit directement ou à travers la formation d'un TN ....

[Gilgamesh]

Il doit bien y avoir des endroits où la matière noire s'attire ou interagit avec de la matière visible de telle sorte que la densité de matière noire devient suffisante pour qu'elle s'effondre en un trou noir.

Il n'y a pas de formation de trou noir à partir d'effondrement de matière noire en l'absence de phénomènes dissipatifs en son sein. Pour qu'un nuage s'effondre il faut qu'il évacue son énergie cinétique de rotation et thermique, et pour ceci, il faut que les particules subissent des chocs inélastiques c'est à dire des chocs suivis de l'émission d'une particules qui emporte une partie de l'énergie du choc, un photon par exemple. Or la section efficace des particules de matière noires est en toute hypothèses infime (au moins aussi petite que celle des neutrinos). Les particules se croisent sans se voir et d'émettent pas de rayonnement (d'où l’appellation de matière noire). En résumé, la matière noire forme des nuages mais ceux ci ne s'effondrent jamais.

[papy-alain]

Bonjour Gilgamesh, bonjour à tous.

Il n'y a pas de formation de trou noir à partir d'effondrement de matière noire en l'absence de phénomènes dissipatifs en son sein. Pour qu'un nuage s'effondre il faut qu'il évacue son énergie cinétique de rotation et thermique, et pour ceci, il faut que les particules subissent des chocs inélastiques c'est à dire des chocs suivis de l'émission d'une particules qui emporte une partie de l'énergie du choc, un photon par exemple. Or la section efficace des particules de matière noires est en toute hypothèses infimes (au moins aussi petite que celle du neutrinos). Les particules se croisent sans se voir et d'émettent pas de rayonnement (d'où l’appellation de matière noire). En résumé, la matière noire forme des nuages mais ceux ci ne s'effondrent jamais.

...Mais il doit certainement arriver que de la matière noire tombe dans un trou noir. Que se passe-t-il dans ce cas ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Merci à Gligamesh. Son explication sur le non effondrement est plus claire que la mienne.

...Mais il doit certainement arriver que de la matière noire tombe dans un trou noir. Que se passe-t-il dans ce cas ?

Ben, rien de particulier. La même chose que lorsque du gaz tombe dans un TN.

Sauf que.... il n'y a pas formation de disque d'accrétion. La matière noire devrait simplement tomber en spirale et gloupppps. Avec de la matière ordinaire, la viscosité (due aux interactions entre particules ordinaires) provoque la formation d'un disque d'accrétion extrêmement chaud bouillant (il émet des rayons X et gamma avec une signature bien particulière) dont la limite interne est la dernière orbite stable.

La matière noire doit aussi tomber moins facilement si elle se trouve sur une orbite stable. La chute (par émission d'ondes gravitationnelles) doit être très lente. Très très très lente (une particule ce n'est pas comme un corps macroscopique, l'émission d'ondes grav, même assez près du TN, doit être très faible). Ce n'est pratiquement que les malheureuses particules ayant une trajectoire de collision qui se feront avaler. Et ce repas sera aussi discret que la matière noire elle-même.

[Gilgamesh]

Sauf que.... il n'y a pas formation de disque d'accrétion. La matière noire devrait simplement tomber en spirale et gloupppps.

Je dirais plutôt que les particules de MN sont gobées au passage. Pour tomber en spirale il faut précisément un phénomène dissipatif.

[invite23876543123]

Je dirais plutôt que les particules de MN sont gobées au passage. Pour tomber en spirale il faut précisément un phénomène dissipatif.

Les particules de MN on n'en sait pas grand choses, si ça se trouve elles ont une direction droite !

[Deedee81]

Je dirais plutôt que les particules de MN sont gobées au passage. Pour tomber en spirale il faut précisément un phénomène dissipatif.

Il en a un lié à la relativité générale : l'émission d'ondes gravitationnelles (le déplacement du périhélie, ce n'est qu'au premier ordre). Mais pour des particules ça doit être vraiment infime. Vraiment, vraiment, très très infime. Après réflexion, sauf (*), les particules de MN ne doivent pas tomber dans le TN, juste être en orbite.

(*) Sauf si la particule passe sous la dernière orbite stable. Dans ce cas, la trajectoire géodésique plonge très vite vers le TN.

Et bien sûr s'il y a trajectoire de collision dès le départ (chute quasi radiale), le "au passage" que tu signales.

Au total ça donne une section efficace guère plus grande que le TN.

L'absorption totale de MN doit vraiment être minuscule. Ce n'est certainement pas le meilleur moyen de détecter la MN

[invite80fcb52e]

Les observations actuelles vont dans le sens d'une "matière noire chaude", c'est-à-dire composée (ou semblable) de particules rapides (des neutrinos massifs auraient été de bon candidats, mais ils ont été écartés). Une telle matière a tendance à se disperser très vite (comme un gaz chaud). D'autant plus qu'elle n'interagit que par la gravité (pas de viscosité).

Au contraire c'est la matière noire froide (cold dark matter: CDM) qui est envisagée. Donc massive et lente.

Toute façon chaude ou froide la matière noire n'est pas dissipative donc elle ne s'effondrera pas en trou noir.

Par contre elle peut être absorbée effectivement par un trou noir, mais en petite quantité au vu de sa densité galactique (dans une sphère de rayon équivalent à l'orbite de Pluton, il y a l'équivalent de la masse d'une montagne en matière noire, soit une pichnette).

[invite809286b5]

Merci à tous pour vos réponses, vous avez répondu à ma question