Les trous noirs d'un point de vue quantique

[invite754cf1ff]

En méditant la nature de l'univers, une question intrigante m'attira.
Si les trous noirs se forment à partir des supernovas (effondrement de super géante rouge) , donc on pourrait admettre que leurs sources sont les supers géantes rouges donc leur masse et plus au moins égal ou plutôt inférieur à leurs sources vu la perte de matière dans les supernovas d'un point de vue logique, mais surfant sur internet je découvris que les trous noirs se caractérisent par leur force gravitationnel colossale qui ne permet même pas à la lumière d'y échapper généralement et ils abritent une singularité gravitationnelle dont certaines quantités décrivant le champ gravitationnel deviennent infinies quel que soit le système de coordonnées retenu, donc leur force gravitationnel serait plus grande que celle des supers géantes rouges elles mêmes , et se référant à la relativité générale la force gravitationnel augmente avec la masse , donc par transitivité on déduit que la masse d'un trou noir serait énormément grande que celle d'une super géante rouge. Ce qui nous permet de dire peut-être qu'il s'agit d'un paradoxe.
Je suis un peut bouleversé , pourrais vous m'aider?
J'attends vos réponse. et merci .
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[Gilgamesh]

La valeur du champ de gravité à la surface d'un corps n'est pas proportionnelle à M (la masse) mais au ratio M/R, avec R le rayon ; ce qu'on appelle la compacité du système.

Plus précisément la compacité s'exprime comme :



Quelque valeur de Ξ (ksi)

Terre : 1,5.10^-8
Soleil : 5.10^-6
Naine blanche : 5.10^-4
Etoile à neutron : 0,15
Trou noir : 1

[invite754cf1ff]

Après un petit calcule :
≡=GM/Rc²
Trou noir de Schwarzschild:ksi=1
1=GM/Rc²
M=Rc²/G
M=R.〖2,99792458.〖10〗^8 m s^(-1)〗^2 / 6,67384.〖10〗^(-11)m^3 〖kg〗^(-1) s^(-2)
après cent mille ans de calcule :
M=R.1,346683736404855.〖10〗^75 kg m^(-1)

Sachant que R rayon de Schwarzschild
Et M' masse de supergéante rouge quelconque
et que :
R=M'.1,48513.〖10〗^(-27) m 〖kg〗^(-1)
Donc:
M=M'.1,48513.〖10〗^(-27) m 〖kg〗^(-1) .1,346683736404855.〖10〗^64 kg m^(-1)
Alors:
M=M'.2,000000417446942.〖10〗^48
Donc:
M'<M
Masse de supergéante rouge <Masse trou noir
Si j'ai commis une faute je serais très joyeux de la découvrir et merci.
Je vous remercie énormément Mr.Gilgamesh pour votre intervention extraordinaire .
Et merci

[invite754cf1ff]

Voilà mes calcules en version écrite.
Et merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

Explique un peu ce que tu veux calculer parce qu'en l'état c'est incompréhensible.

Sinon à la première ligne, c²/G ça fait de l'ordre de 10²⁷, pas 10⁷⁵

Et inutile de mettre plus d'un à deux chiffres significatifs pour ce genre de calcul, ça les rend illisibles.

[invite754cf1ff]

J’essaie de calculer la masse d’un trou noir en fonction de la masse de la supergéante rouge qui s’est effondrée .
Capture.JPG
Capture1.JPG
https://fr.wikipedia.org/wiki/Compac...9_(astronomie)
https://fr.wikipedia.org/wiki/Rayon_de_Schwarzschild

Je m'excuse pour le désordre de la dernière fois.

[invite754cf1ff]

Excuse moi pour ma faute fatale
Pièce jointe 345339
Pièce jointe 345340
"Venia dignus error is humanus" (Tite-Live)
(« Chaque erreur humaine mérite le pardon »)

[Gilgamesh]

La formule pour calculer le rayon (dit de Schwarzschild) Rs d'un trou noir en fonction de sa masse est :




avec
Rs en mètres
G la cte de gravitation
M la masse (en kg)
c la vitesse de la lumière

Si on raisonne en masse solaire (1 M_☉ = 2.10³⁰ kg), c'est encore plus simple, on a :



avec Rs en km

Par exemple, un trou noir de 10 masses solaires aura un rayon de 30 km.

Ensuite, il n'existe pas de formule, ni de modèle, permettant calculer la fraction de la géante rouge (ou bleue) qui s'effondre en trou noir, et la fraction qui est éjectée. Les modélisations de supernovas ont énormément progressé mais on ne parvient pas aujourd'hui à reproduire l'ensemble du phénomène. On sait d'ors et déjà qu'il y'a pas mal de facteurs à prendre en compte en plus de la masse : la présence d'un compagnon (la majeure parti des étoiles très massives sont binaires), la métallicité, la perte de masse durant la séquence principale par vent solaire, la rotation.

[invite754cf1ff]

Selon vous la masse de trou noir serait-elle plus ou moins importante que celle de la supergéante qui s'est effondrer .

[pm42]

Selon vous la masse de trou noir serait-elle plus ou moins importante que celle de la supergéante qui s'est effondrer .

Vu qu'il parle de "fraction", c'est moins et ce n'est pas selon lui. C'est de la physique et un trou noir ne va pas faire naitre de la masse de nulle part.

[invite754cf1ff]

Oui je comprends, merci pour votre intervention

[invite754cf1ff]

Une autre petite question.
J'ai essayé de calculer la compacité d'un trou noir et voilà ce que j'avais obtenu :

Ai-je commit une faute de calcule ou n’ai-je pas tout à fait compris la formule ?
J'attends impatiemment vos réponses, et je m'excuse énormément pour mes questions embêtantes .

[invite754cf1ff]

Je voudrais juste des explications

[Gilgamesh]

Effectivement, ça peut paraître très peu rigoureux, mais on considère usuellement que 1/2 est à peu près égale à 1

Une autre façon de définir la compacité est de faire le ratio entre l'énergie potentielle gravitationnel newtonienne Eg du système et son énergie de masse Em.

Pour une sphère homogène :



et



Le ratio des deux donne



et là encore, sans trop s’embarrasser de ce facteur -3/5, on va dire que c'est une mesure de la compacité.

[invite754cf1ff]

Je ne vous ai pas tout à fait compris ,pour quelle raison on considère 1/2 comme 1 .
Cette considération causerait énormément de problèmes dans de grands calcules (avec de gros nombres), ce qui est d'ailleurs le cas du trou noir dont la masse et le rayon sont considérable ... Les mathématiques est une science exacte qui nous ne permet pas ce genre de considérations.
Puis-je avoir plus d'explication si c'est possible ? (j'aime le comment et le pourquoi des choses ).
Merci cordialement pour vos solennels interventions Mr.Le Modérateur .

[Gilgamesh]

Bien sûr, mais les astrophysicien qui utilisent ce critères connaissent à la fois la compacité et la formule du rayon de Schwarzschild, et l'utilise à bon escient, y'a pas de soucis.

[invite754cf1ff]

Merci Mr.Le Modérateur donc on doit la corriger dans Wikipédia.

[invite754cf1ff]

Vu qu'il parle de "fraction", c'est moins et ce n'est pas selon lui. C'est de la physique et un trou noir ne va pas faire naitre de la masse de nulle part.

Peu être que la masse viendrais de son énergie (énergie cinétique de rotation / Énergie potentielle gravitationnelle ...), selon la fameuse E=mc² .

[invite754cf1ff]

La valeur du champ de gravité à la surface d'un corps n'est pas proportionnelle à M (la masse) mais au ratio M/R, avec R le rayon ; ce qu'on appelle la compacité du système.

Et pour la valeur du champ de gravité qu'applique le trou noir sur d'autre objets stellaires comment l'appelle-t'on et y'a t'il une formule pour ceci?
N'a t'il pas une relation avec l’énergie potentielle gravitationnel ? ...

[Gilgamesh]

La gravité, c'est la gravité. Il n'y a pas de différence conceptuelle entre le champ de gravité exercé par un trou noir et celui exercé par tout autre corps.

[invite754cf1ff]

La masse d'un trou noir viendrais peut être de son énergie (énergie cinétique de rotation / Énergie potentielle gravitationnelle ...), selon la fameuse E=mc² ce qui aurait peu être une conséquence sur sa compacité suivant le ratio M/R . Je voudrais une formule qui prendrait en compte cet masse de plus .

[invite754cf1ff]

Une autre petite question, si un trou noir à une masse ,donc il serait composé de matière, quel serait donc l'état de celle-ci(Liquide, solide, plasmas ,gazeuse) ? et serais elle baryonique ou non ?
Merci

[Deedee81]

Salut,

Une autre petite question, si un trou noir à une masse ,donc il serait composé de matière, quel serait donc l'état de celle-ci(Liquide, solide, plasmas ,gazeuse) ? et serais elle baryonique ou non ?

En fait.... on n'en sait rien. Dans un trou noir, toute matière, rayonnement,... tombe vers le centre du trou noir (il n'y a pas que l'horizon qui est à sens unique, tout l'intérieur du trou noir l'est et pour un TN stellaire, il ne faut que quelques ms pour atteindre le centre et toute tentative de freiner.... précipite le funeste destin ! Paradoxes des TN oblige).

Et au centre les conditions dépassent tout ce qu'on connait (densité, température,...). Nos théories n'y sont plus valables et il faudrait une théorie de gravité quantique (ou mieux une théorie totalement unifiée). Et on n'a que des théories candidates, non validées et encore incomplètes.

On ne sait même pas si les notions de particules, baryons, ou autre ont encore le moindre sens dans ces conditions aussi exotiques !!!!

[invite754cf1ff]

Merci pour votre réponse .

[Mailou75]

Et au centre les conditions dépassent tout ce qu'on connait (densité, température,...). Nos théories n'y sont plus valables (...)

Dejà qu'au delà de l'horizon on peut se poser des questions...

La question de teknoamine en souleve une autre : y'a t il de la matiere noire autour des trous noirs ?

Pusique la matiere noire est cartographiée grace à la croubure des rayons lumineux et donc l'estimation d'une masse (independement de ce qui est vu, reputé trop leger) et qu'un trou noir n'est defini que par sa masse, saurait on faire la difference entre le noir et le noir sur fond noir ?

[Gilgamesh]

Dejà qu'au delà de l'horizon on peut se poser des questions...

La question de teknoamine en souleve une autre : y'a t il de la matiere noire autour des trous noirs ?

Pusique la matiere noire est cartographiée grace à la croubure des rayons lumineux et donc l'estimation d'une masse (independement de ce qui est vu, reputé trop leger) et qu'un trou noir n'est defini que par sa masse, saurait on faire la difference entre le noir et le noir sur fond noir ?

Evidemment qu'il y a de la matière noire autours de trous noirs, comme partout. Je ne suis pas bien sûr que tu ai simplement compris en quoi consistait l'hypothèse, pour poser ce genre de question.

[Mailou75]

Salut,

Ben non c'était pas une évidence... Dans ce cas comment fait on la part des chose quand on "mesure" un TN ? La déviation des rayons lumineux donne une masse global a l'objet invisible situé à proximité du trajet du photon. Mais comment sait on quelle part attribuer au TN et quelle part a la matière noire ? Le ratio est il une constante pour ce type d'objets ?

Merci

[Gilgamesh]

Salut,

Ben non c'était pas une évidence... Dans ce cas comment fait on la part des chose quand on "mesure" un TN ? La déviation des rayons lumineux donne une masse global a l'objet invisible situé à proximité du trajet du photon. Mais comment sait on quelle part attribuer au TN et quelle part a la matière noire ? Le ratio est il une constante pour ce type d'objets ?

Merci

Les trous noirs se situent dans les galaxies, lesquelles baignent dans la matière noire, donc forcément qu'il y a autours des trous noirs comme partout ailleurs dans la galaxie.

Mais la concentration est très faible. La masse de matière noire dans une sphère du diamètre de l'orbite de Neptune ça doit correspondre à la masse d'un gros astéroïde. Ça n'introduit aucun effet détectable dans tous les effets gravitationnels permettant de "peser" les trous noirs, qu'il s'agisse de trous noirs stellaires ou de trous noirs galactiques.

[Mailou75]

Salut,

Ben je croyais que la matiere noire se trouvait essentiellement autour/dans les objets celestes servant a expliquer le maintient des galaxies et les courbes de rayons lumineux deviés par des objets trop léger pour en etre responsables. Et là tu me dis que c'est negligeable dans le calcul alors que c'est ce meme calcul qui est sensé justifier la matiere noire, on marche sur la tete... c'est le changement d'echelle le probleme ? il faut une certaine taille (galactique) pour que ca marche ? Ca sent encore le truc parfaitement inverifiable dans la lignée du reste de la cosmo... je me demande vraiment où on va et combien de temps on va se trimbaler les inconnues"noires" avant de se sortir les...

Est ce que tu connaitrait une source de donnees brutes stp ? J'en ai mare d'essayer de comprendre ce que vous décrivez (et surtout ne decrivez/comprenez pas puisqu'on ne "voit" pas a grande echelle) pour reconstituer la donnée brute pour pouvoir travailler.. J'aimerai pouvoir reflechir en ne partant pas du principe que vous avez raison, on a de la doc pour ca ? ou on ne trouve que des resultats preinterpretés et donc a priori faux au vu de ce qu'on sait (vraiment) de la physique.

Merci

[Calvert]

Ben je croyais que la matiere noire se trouvait essentiellement autour/dans les objets celestes servant a expliquer le maintient des galaxies et les courbes de rayons lumineux deviés par des objets trop léger pour en etre responsables.

Non, la matière noire se trouve dans de grandes structures autour des galaxies (bien plus grande que la partie "lumineuse" de la galaxie). Elle ne se trouve vraiment pas concentrée "autour/dans les objets celestes".

Ca sent encore le truc parfaitement inverifiable dans la lignée du reste de la cosmo... je me demande vraiment où on va et combien de temps on va se trimbaler les inconnues"noires" avant de se sortir les...

(et surtout ne decrivez/comprenez pas puisqu'on ne "voit" pas a grande echelle)

et donc a priori faux au vu de ce qu'on sait (vraiment) de la physique.

T'as vraiment un certain talent pour prendre les chercheurs pour des cons et vraiment donner envie de t'aider, t'en es conscient ? Tu penses vraiment que personne ne réfléchit à ces problèmes ? Et que surtout Mailou, avec sa petite compréhension de la physique, ses grands airs et ses discours genre "bande de cons, vous comprenez vraiment rien, attendez un peu..." va révolutionner le monde de l'astrophysique ?

Parfait, si tu veux être pris au sérieux, travaille sérieusement :
- arrête de prendre tout le monde de haut, certaines de tes remarques montre clairement que tu ne connais pas vraiment le statut de la recherche dans le domaine.
- apprends ce qu'il y a à savoir sur tes questions. Ca implique de faire de la littérature. Il y a (presque) tout sur arXiv, alors attaque à un bout, lit les papiers, comprends les papiers des autres.
- tu veux les observations brutes ? Elles sont souvent accessible au bout de quelques mois / années sur les sites des observatoires / satellites. Tu peux les télécharger et refaire l'analyse si tu veux. Il te faudra apprendre à analyser ces données / images si tu ne fais pas confiance à ceux qui l'ont déjà fait.
- tu penses pouvoir faire mieux ? Alors vas-y. Mets tes idées au propre, confronte-les aux observations (a minima, pour la cosmologie, tu dois pouvoir expliquer simultanément la récession des galaxies, la nucléosynthèse primordiale et le spectre de puissance du CMB, ce que fait de manière assez incroyable le modèle standard).

Si tu arrives à quelque chose de consistant, alors peut-être tu commenceras d'être pris au sérieux. Dans le pire des cas, tu auras appris des choses.

De mon expérience dans la recherche, dire aux autres qu'ils sont vraiment trop cons de rien comprendre n'est pas la bonne approche.