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Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*



  1. #1
    RSSBot

    Arrow Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    Cette animation d’artiste représente un plongeon en direction d’un trou noir supermassif caché dans une bulle de gaz chaud. Il est entouré d’un disque d’accrétion où la matière est tellement chauffée qu’elle devient un plasma très lumineux à l’origine de jets de matière en relation avec la rotation d’un trou noir de Kerr. En l’occurrence ici il s’agit de M87*, le trou noir supermassif qui a livré la première image d’un tel objet en avril 2019 grâce aux membres de la collaboration Event Horizon Telescope (EHT).


    Voir la vidéo : Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

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  3. #2
    Urgon

    Re : Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    Pour la première fois, une source indique que la zone noire visible sur l'image n'est pas forcément le diamètre total du TN, mais que le TN peut être en fait plus petit . Félicitation pour ce détail, pourtant important.

    Toutefois, ceci n'est vrai que si le TN tourne peu. Si le TN est en rotation rapide alors l'ISCO (l'orbite stable la plus intere) se rapproche de l'horizon. Donc, l'affirmation dans l'article semble assumer que le TN tourne peu. Or, je crois que on ne connait pas le spin de M87*. Avez vous une indication sur le spin de M87* qui permet d'affirmer que "L'horizon des évènements est plus petit que la limite de la région brillante dont le rayon est de l'ordre de quelques fois le fameux rayon de Schwarzschild de cet horizon." ?

    Ce serait bien de publier une image de M87* avec l'horizon représenté, en fonction de diverses hypothèses de spin.

  4. #3
    b1a2s3a4l5t6e7

    Re : Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    Citation Envoyé par Urgon Voir le message
    Pour la première fois, une source indique que la zone noire visible sur l'image n'est pas forcément le diamètre total du TN, mais que le TN peut être en fait plus petit . Félicitation pour ce détail, pourtant important.

    Toutefois, ceci n'est vrai que si le TN tourne peu. Si le TN est en rotation rapide alors l'ISCO (l'orbite stable la plus intere) se rapproche de l'horizon. Donc, l'affirmation dans l'article semble assumer que le TN tourne peu. Or, je crois que on ne connait pas le spin de M87*. Avez vous une indication sur le spin de M87* qui permet d'affirmer que "L'horizon des évènements est plus petit que la limite de la région brillante dont le rayon est de l'ordre de quelques fois le fameux rayon de Schwarzschild de cet horizon." ?

    Ce serait bien de publier une image de M87* avec l'horizon représenté, en fonction de diverses hypothèses de spin.
    En lisant rapidement plusieurs articles sur cette image, j'ai été informé que l'anneau de lumière est uniforme en intensité et que c'est son spin qui fait que l'effet Doppler serait différentiel des deux cotés, il faut bien une rotation importante.
    Personnellement ma première impression en voyant cette image c'est que l'intensité de la lumière de l'anneau devait être uniforme(cette impression est du aussi a ma compréhension du phénomène), je croyais que cela dépendait de l'angle de l'anneau vu de la Terre, mais il semble plutôt que cela soit du a un effet Doppler différentiel du a la rotation ou au spin de l'anneau.
    J'ai malheureusement peu de temps en ces jours pour lire a ce sujet, en tout cas félicitation et merci a cette équipe internationnale.
    Merci de votre attention et de votre intérêt.

  5. #4
    Urgon

    Re : Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    @b1a2 : Je parle du spin du TN, pas du spin de l'anneau !!

  6. #5
    Deedee81

    Re : Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    Salut,

    Citation Envoyé par Urgon Voir le message
    @b1a2 : Je parle du spin du TN, pas du spin de l'anneau !!
    Ils doivent être assez proche car le bord intérieur du disque d'accrétion est proche de l'ergosphère et doit donc subit l'entrainement du trou noir.
    Ca reste à confirmer... doit bien y avoir des infos quekpart là-dessus.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

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

    Re : Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Salut,



    Ils doivent être assez proche car le bord intérieur du disque d'accrétion est proche de l'ergosphère et doit donc subit l'entrainement du trou noir.
    Ca reste à confirmer... doit bien y avoir des infos quekpart là-dessus.
    L'article que nous commentons dit le contraire : le disque est lointain : "L'horizon des évènements est plus petit que la limite de la région brillante dont le rayon est de l'ordre de quelques fois le fameux rayon de Schwarzschild de cet horizon." : cela est vrai si le TN ne tourne pas, ou presque pas. En revanche tu as raison si le TN tourne vite. L'auteur de l'article semble opter pour tourne lentement, mais je demandais s'il avait des sources à ce sujet (s'il lit cette discussion)

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  10. #7
    mtheory

    Re : Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    Citation Envoyé par Urgon Voir le message
    L'article que nous commentons dit le contraire : le disque est lointain : "L'horizon des évènements est plus petit que la limite de la région brillante dont le rayon est de l'ordre de quelques fois le fameux rayon de Schwarzschild de cet horizon." : cela est vrai si le TN ne tourne pas, ou presque pas. En revanche tu as raison si le TN tourne vite. L'auteur de l'article semble opter pour tourne lentement, mais je demandais s'il avait des sources à ce sujet (s'il lit cette discussion)
    je lis, j'avais fait une lecture en survol des articles techniques, je suis encore trop débordé pour revoir rigoureusement les articles, mais ça avait l'air de dire que le moment cinétique ne changeait pas grand chose à la taille de la sphère photonique-rayon du disque d'accrétion et que l'on avait un produit de facteur de l'ordre de l'unité chacun qui intervenait pour la taille de la région brillante. C'est ce que j'avais compris en tout cas. Je serai quand même étonné que l'on soit en présence d'un trou noir de Kerr extrême.
    Dernière modification par mtheory ; 15/04/2019 à 20h43.
    “I'm smart enough to know that I'm dumb.” Richard Feynman

  11. #8
    Deedee81

    Re : Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    Salut,

    Citation Envoyé par Urgon Voir le message
    L'article que nous commentons dit le contraire : le disque est lointain
    Je me trompe peut-être en effet.

    Quelqu'un aurait-il une source pour le calcul de la taille du disque d'accrétion (pour le bord intérieur, il doit y avoir une déduction théorique pas trop imbuvable j'espère) ?
    Je viens de faire quelques recherches et je n'ai pas trouvé.
    Sur Arxiv il y a énormément d'articles mais j'ai surtout trouvé des articles d'analyse des observations ou..... sur des trucs un peu "exotiques" (gravité avec torsion, gravité scalaire, etc...)
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  12. #9
    pascelus

    Re : Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    Bonjour,

    Dans l'article il est dit: "Surtout, en cette année 2019, tout porte à croire que nous avons enfin obtenu une image montrant un trou noir supermassif avec un horizon des évènements."
    Est-ce une coquille ou la RG est-elle en faute? un horizon des événements ne se formant qu'après un temps infini pour tout observateur distant...
    "L'imagination est plus importante que le savoir." A.E.

  13. #10
    Deedee81

    Re : Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    Salut,

    Citation Envoyé par pascelus Voir le message
    Dans l'article il est dit: "Surtout, en cette année 2019, tout porte à croire que nous avons enfin obtenu une image montrant un trou noir supermassif avec un horizon des évènements."
    Est-ce une coquille ou la RG est-elle en faute? un horizon des événements ne se formant qu'après un temps infini pour tout observateur distant...
    Je dirais plutôt que c'est un abus de langage.

    Notons que physiquement on peut montrer que très rapidement plus aucun photon ne peut nous parvenir dans la formation d'un trou noir (il y a une note de bas de page qui en parle quelque part dans le livre Gravitation). Par conséquent, un observateur extérieur est physiquement incapable de distinguer un trou noir avec horizon des événements et un trou noir avec un "horizon futur". L'incapacité à "voir" l'horizon est surtout que celui-ci forme une coupure causale, aucune information de l'intérieur ne peut atteindre l'observateur extérieur. Par conséquent il n'est pas si étrange que le temps de formation "vu de l"extérieur" (typiquement le t en coordonnées de Schwartschild) soit infini. Comme il n'y a aucun lien physique, le choix des coordonnées reste arbitraire et cette notion de "ça prend un temps infini" un peu abusif aussi (forcément, le français est mal adapté à des situations aussi contre-intuitives et à ces "jeux" avec les coordonnées en RG !!!).

    Et donc mon avis :

    Cet abus de langage ne me gêne donc pas trop. C'est jamais qu'un langage d'astrophysicien, qui se fout pas mal de l'intérieur, et qui ne considère le trou noir que comme un objet astronomique avec une "zone noire" qu'il appelle horizon (où plonge la matière du disque d'accrétion). C'est un peu comme "j'ai vu un homme avec un rhume". Non, non, le rhume je ne l'ai pas vu, le virus est trop petit
    Dernière modification par Deedee81 ; 16/04/2019 à 09h11.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  14. #11
    mtheory

    Re : Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    Citation Envoyé par pascelus Voir le message
    Est-ce une coquille ou la RG est-elle en faute? un horizon des événements ne se formant qu'après un temps infini pour tout observateur distant...
    Ni l'un ni l'autre, pour un observateur en chute libre l'horizon est une réalité et pour le moment tous se passe comme si on avait bien un vrai trou noir formé même si les arguments restent indirectes, je n'ai pas écris "nous avons démontré qu'il y a un horizon".
    “I'm smart enough to know that I'm dumb.” Richard Feynman

  15. #12
    Deedee81

    Re : Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    Citation Envoyé par mtheory Voir le message
    Ni l'un ni l'autre, pour un observateur en chute libre l'horizon est une réalité
    Et d'aileurs, en RG, même si "techniquement" pour un observateur lointain si le voyageur met un temps infini pour atteindre l'horizon, il ne peut pas être sauvé. Si on attend trop pour aller le chercher, on le rattrape.... sous l'horizon (on peut le tracer dans un diagramme de Penrose, c'est très clair). Et donc cela confirme que selon la RG, même pour un observateur lointain, cet horizon doit être considéré comme une réalité.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

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  17. #13
    pascelus

    Re : Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    Citation Envoyé par mtheory Voir le message
    Ni l'un ni l'autre, pour un observateur en chute libre l'horizon est une réalité
    Citation Envoyé par mtheory Voir le message
    et pour le moment tous se passe comme si on avait bien un vrai trou noir formé
    Les deux phrases ci-dessus sont contradictoires. Pour un observateur en chute libre mais à r>Rs l'horizon n'existe pas encore. Que celà y ressemble n'en fait pas une réalité.


    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Et d'aileurs, en RG, même si "techniquement" pour un observateur lointain si le voyageur met un temps infini pour atteindre l'horizon, il ne peut pas être sauvé.
    Tant qu'il n'a pas atteint Rs l'énergie nécessaire pour le sauver n'est pas infinie, donc possible en théorie...

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Et donc cela confirme que selon la RG, même pour un observateur lointain, cet horizon doit être considéré comme une réalité.
    Alors je dois revoir ma compréhension de la RG, ou il faut définir "réalité".
    "L'imagination est plus importante que le savoir." A.E.

  18. #14
    mtheory

    Re : Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    Citation Envoyé par pascelus Voir le message
    Les deux phrases ci-dessus sont contradictoires. .
    Non.........
    “I'm smart enough to know that I'm dumb.” Richard Feynman

  19. #15
    Pio2001

    Re : Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    Les auteurs de la découverte ne font aucune supposition sur le moment cinétique du trou noir. En effet, il est considéré comme vu sous un angle de 17° connaissant l'orientation des jets. Or, vu sous cet angle, l'aplatissement du cercle lumineux apparent ne pourra pas dépasser 2%, quel que soit le moment cinétique.
    Les auteurs constatent que l'image obtenue est compatible avec un aplatissement inférieur à 2%. Mais on ne peut guère en dire plus.
    Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.

  20. #16
    mtheory

    Re : Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    Citation Envoyé par Urgon Voir le message
    L'article que nous commentons dit le contraire : le disque est lointain : "L'horizon des évènements est plus petit que la limite de la région brillante dont le rayon est de l'ordre de quelques fois le fameux rayon de Schwarzschild de cet horizon." : cela est vrai si le TN ne tourne pas, ou presque pas. En revanche tu as raison si le TN tourne vite. L'auteur de l'article semble opter pour tourne lentement, mais je demandais s'il avait des sources à ce sujet (s'il lit cette discussion)
    https://iopscience.iop.org/article/1...41-8213/ab0ec7

    Overall, when combining all the information contained in both the Simulation Library and Image Library, the physical origin of the emission features of the image observed in M87* can be summarized as follows.

    First, the observed image is consistent with the hypothesis that it is produced by a magnetized accretion flow orbiting within a few rg of the event horizon of a Kerr black hole. The asymmetric ring is produced by a combination of strong gravitational lensing and relativistic beaming, while the central flux depression is the observational signature of the black hole shadow. Interestingly, all of the accretion models are consistent with the EHT image, except for the a* = −0.94 MAD models, which fail to produce images that are sufficiently stable (i.e., the variance among snapshots is too large to be statistically consistent with the observed image).

    Second, the north–south asymmetry in the emission ring is controlled by the black hole spin and can be used to deduce its orientation. In corotating disk models (where the angular momentum of the matter and of the black hole are aligned), the funnel wall, or jet sheath, rotates with the disk and the black hole; in counterrotating disk models, instead, the luminous funnel wall rotates with the black hole but against the disk. The north–south asymmetry is consistent with models in which the black hole spin is pointing away from Earth and inconsistent with models in which the spin points toward Earth.

    Third, adopting an inclination of 17° between the approaching jet and the line of sight (Walker et al. 2018), the west orientation of the jet, and a corotating disk model, matter in the bottom part of the image is moving toward the observer (clockwise rotation as seen from Earth). This is consistent with the rotation of the ionized gas on scales of 20 pc, i.e., 7000 rg (Ford et al. 1994; Walsh et al. 2013) and with the inferred sense of rotation from VLBI observations at 7 mm (Walker et al. 2018).

    Finally, models with a* = 0 are disfavored by the very conservative observational requirement that the jet power be Pjet > 1042 erg s−1. Furthermore, in those models that produce a sufficiently powerful jet, it is powered by extraction of black hole spin energy through mechanisms akin to the Blandford–Znajek process.
    7. Model Comparison and Parameter Estimation
    Dernière modification par mtheory ; 16/04/2019 à 16h29.
    “I'm smart enough to know that I'm dumb.” Richard Feynman

  21. #17
    Pio2001

    Re : Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    Ah j'avais complètement loupé cette phrase où ils disent que le trou noir est certainement en rotation en raison du jet que l'on observe, et que l'énergie communiquée à ce jet est prise à l'énergie de rotation du trou noir.
    Dernière modification par Pio2001 ; 16/04/2019 à 22h36.
    Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.

  22. #18
    Urgon

    Re : Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    Citation Envoyé par mtheory Voir le message
    https://iopscience.iop.org/article/1...41-8213/ab0ec7

    Overall, when combining all the information contained in both the Simulation Library and Image Library, the physical origin of the emission features of the image observed in M87* can be summarized as follows.

    First, the observed image is consistent with the hypothesis that it is produced by a magnetized accretion flow orbiting within a few rg of the event horizon of a Kerr black hole. The asymmetric ring is produced by a combination of strong gravitational lensing and relativistic beaming, while the central flux depression is the observational signature of the black hole shadow. Interestingly, all of the accretion models are consistent with the EHT image, except for the a* = −0.94 MAD models, which fail to produce images that are sufficiently stable (i.e., the variance among snapshots is too large to be statistically consistent with the observed image).

    Second, the north–south asymmetry in the emission ring is controlled by the black hole spin and can be used to deduce its orientation. In corotating disk models (where the angular momentum of the matter and of the black hole are aligned), the funnel wall, or jet sheath, rotates with the disk and the black hole; in counterrotating disk models, instead, the luminous funnel wall rotates with the black hole but against the disk. The north–south asymmetry is consistent with models in which the black hole spin is pointing away from Earth and inconsistent with models in which the spin points toward Earth.

    Third, adopting an inclination of 17° between the approaching jet and the line of sight (Walker et al. 2018), the west orientation of the jet, and a corotating disk model, matter in the bottom part of the image is moving toward the observer (clockwise rotation as seen from Earth). This is consistent with the rotation of the ionized gas on scales of 20 pc, i.e., 7000 rg (Ford et al. 1994; Walsh et al. 2013) and with the inferred sense of rotation from VLBI observations at 7 mm (Walker et al. 2018).

    Finally, models with a* = 0 are disfavored by the very conservative observational requirement that the jet power be Pjet > 1042 erg s−1. Furthermore, in those models that produce a sufficiently powerful jet, it is powered by extraction of black hole spin energy through mechanisms akin to the Blandford–Znajek process.
    7. Model Comparison and Parameter Estimation
    Merci pour ce très intéressant extrait, qui précise un certain nombre de points. Toutefois, il y a une chose à commenter :

    L'image très répandue de xkcd représentant l'orbite de pluton semble fausse par rapport à la phrase "magnetized accretion flow orbiting within a few rg of the event horizon". L'image de xkcd ne représente pas l'horizon et donc semble assumer que l'horizon est juste à la limite avec le disque d'accrétion, ce qui est cohérent avec l'information certaine que le diamètre de l'horizon qui est 3 fois l'orbite de Pluton. Si le disque est à "quelques Rg" de l'horizon, alors l'orbite de Pluton est en réalité beaucoup plus petite sur la photo, et c'est en fait l'horizon qui serait a peu près à la place. Je réitère ma demande : ce serait vraiment extra que Futura publie sa propre image avec l'orbite de Pluton et l'horizon pour corriger celle de xkcd.

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  24. #19
    mtheory

    Re : Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    Citation Envoyé par Urgon Voir le message
    Merci pour ce très intéressant extrait, qui précise un certain nombre de points. Toutefois, il y a une chose à commenter :

    L'image très répandue de xkcd représentant l'orbite de pluton semble fausse par rapport à la phrase "magnetized accretion flow orbiting within a few rg of the event horizon". L'image de xkcd ne représente pas l'horizon et donc semble assumer que l'horizon est juste à la limite avec le disque d'accrétion, ce qui est cohérent avec l'information certaine que le diamètre de l'horizon qui est 3 fois l'orbite de Pluton. Si le disque est à "quelques Rg" de l'horizon, alors l'orbite de Pluton est en réalité beaucoup plus petite sur la photo, et c'est en fait l'horizon qui serait a peu près à la place. Je réitère ma demande : ce serait vraiment extra que Futura publie sa propre image avec l'orbite de Pluton et l'horizon pour corriger celle de xkcd.
    ça commence à sortir on dirait https://www.google.fr/search?hl=fr&q...qFGHfX3UyiPYM:
    “I'm smart enough to know that I'm dumb.” Richard Feynman

  25. #20
    Urgon

    Re : Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    D'après https://youtu.be/GOhOlLa4teg (PBS Spacetime, qui est une source sérieuse), le disque que l'on voit n'est pas le disque d'accrétion, mais la sphère de photon où l'énorme rayonnement synchrotron généré par le vortex émis par M87* est piégé (voir la vidéo). Le disque d'accrétion est éclipsé par l'énergie accumulée dans la sphère de photon (beaucoup moins émissif). Cela mérite un article de Futura pour nous expliquer cela encore mieux !!
    Dernière modification par Urgon ; 05/05/2019 à 17h47.

  26. #21
    b1a2s3a4l5t6e7

    Re : Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Quelqu'un aurait-il une source pour le calcul de la taille du disque d'accrétion (pour le bord intérieur, il doit y avoir une déduction théorique pas trop imbuvable j'espère) ?
    Il faut utiliser l'équation suivante;

    (1/2)mC2= GMm/R

    R = 2GM/C2

    R et un peu plus petit que le rayon de la Terre, pour M égal 6.5 milliard de masse Solaires,

    alors le rayon R du trou noir est beaucoup plus petit que ce que nous montre cette image.
    Merci de votre attention et de votre intérêt.

  27. #22
    b1a2s3a4l5t6e7

    Re : Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    Citation Envoyé par b1a2s3a4l5t6e7 Voir le message
    Il faut utiliser l'équation suivante;

    (1/2)mC2= GMm/R

    R = 2GM/C2

    R et un peu plus petit que le rayon de la Terre, pour M égal 6.5 milliard de masse Solaires,

    alors le rayon R du trou noir est beaucoup plus petit que ce que nous montre cette image.
    Je m'excuse j'avais mal calculé, j'arrive maintenant a environ 128 unités astronomique pour R.
    Merci de votre attention et de votre intérêt.

  28. #23
    Urgon

    Re : Vidéo - Première image d’un trou noir supermassif : zoom sur l'environnement de M87*

    Citation Envoyé par b1a2s3a4l5t6e7 Voir le message
    Je m'excuse j'avais mal calculé, j'arrive maintenant a environ 128 unités astronomique pour R.
    Deedee demandait le rayon du disque d'accrétion, pas le rayon de l'horizon (du TN). Le calcul du rayon du disque d'accrétion est compliqué car il dépend du spin, il est beaucoup plus proche en spin élevé qu'en spin nul (d'où toutes mes interrogations ci-dessus). De toutes manières il semble que le disque que l'on voit sur la "photo" n'est pas le disque d'accrétion (voir mon intervention précédente).

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