Densité trou noir et fusion nucléaire

[Nicophil]

La densité intrinsèque est encore plus petite, non ?
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[poetowski25]

Bonjour,

Pour ces réactions nucléaires au cœur du trou noir il me vient une idée (bien sur c'est plus une sorte de théorie à confirmer car je suis passionné et amateur, pas doctorant en astrophysique).
A supposer que l'on soit capable "d'isoler" un trou noir de sorte qu'il n'avale plus rien, ni onde ni lumière ni rien, juste l'isoler dans une sorte de bulle composée juste de vide hormis lui.
Il devrait théoriquement commencer (très lentement j'en conviens) à s'évaporer.
Mais dans ce cadre, plus le temps passe, plus il perd d'énergie, et donc de masse.
Peut-il arriver à un moment (dans des milliards de milliards d'années) ou sa masse aura tant diminué que la vitesse de libération de quelque chose qui orbiterait à la limite de l'horizon deviendrait inférieure à celle de la lumière?
Dans cette hypothèse il rayonnerait (à fond la caisse), ou alors il exploserait en mode supernova, voire hypernova en libérant toute l'énergie à l'intérieur vers l'extérieur.
Ca pourrait faire un scénario big bang non? Car si cette énergie intérieure libérée se refroidit ensuite elle pourrait (re)former des particules?
La question que je me pose c'est en s'évaporant il diminue son rayon de schwarchild. Mais va-t-il se contracter jusqu'à ce que la pression de dégénérescence reprenne le dessus?
A méditer
Avis aux astrophysiciens qui pourraient m'éclairer!

[Gilgamesh]

Bonjour,

Pour ces réactions nucléaires au cœur du trou noir il me vient une idée (bien sur c'est plus une sorte de théorie à confirmer car je suis passionné et amateur, pas doctorant en astrophysique).
A supposer que l'on soit capable "d'isoler" un trou noir de sorte qu'il n'avale plus rien, ni onde ni lumière ni rien, juste l'isoler dans une sorte de bulle composée juste de vide hormis lui.
Il devrait théoriquement commencer (très lentement j'en conviens) à s'évaporer.
Mais dans ce cadre, plus le temps passe, plus il perd d'énergie, et donc de masse.

Oui.

Peut-il arriver à un moment (dans des milliards de milliards d'années) ou sa masse aura tant diminué que la vitesse de libération de quelque chose qui orbiterait à la limite de l'horizon deviendrait inférieure à celle de la lumière?

Non.

La vitesse de libération c'est v² = 2GM/R => proportionnel à √(M/R) et non à M uniquement.

Un trou noir qui s’évapore reste un trou noir jusqu'au bout. Il y a juste un changement abrupte prévisible (mais pas bien prédit) quand la masse passe sous la masse de Planck (soit quelque microgramme) à ce moment là on va dire qu'il s'évapore en une durée de Planck donc on a un flash final brutal, mais qui représente une infime quantité d'énergie.

[zebular]

haha...subtil!
pourquoi n y ai-je pas pensé?
allez..on veut savoir!!

edit:flûte!

[zebular]

bon je relance
si un "objet" apporte une energie cinétique supérieure à la masse du trou noir..ça change rien?
supérieur au produit masse*v2..

[poetowski25]

Ca marche Gilgamesh

Je me faisais un film ou la pression reprend le dessus pour la matière piégée dans le trou noir au fur et à mesure de l'évaporation, un genre de renversement de processus
Mais le film serait encore plus complexe si le trou noir mène à un trou blanc ailleurs, dans ce cas si le trou noir s'évapore il finit par devenir un trou blanc et le trou blanc à la base de l'autre côté devient quand à lui un trou noir
j'avais été inspiré par l'idée que notre univers actuel est le fruit du contenu d'un trou noir qui se serait décompressé sous le nom de big bang.

Frustrant de savoir qu'une vie humaine ne suffira pas pour connaître sans doute certaines réponses exactes.
Espérons qu'après la mort j'en saurai plus

[poetowski25]

le modèle du trou noir qui le reste jusqu'au bout, pour vulgariser et poétiser :
en gros il avale de la matière et de l'énergie (lumière et autre) puis le jour ou il n'en avale plus il "redistribue" l'énergie au vide interstellaire jusqu'à s'évaporer complètement.
Une sorte de machine qui transforme le carburant (matière) en énergie

[Deedee81]

Salut,

si un "objet" apporte une energie cinétique supérieure à la masse du trou noir..ça change rien?
supérieur au produit masse*v2..

Ca donne juste un plus gros trou noir.

Les trous noirs, ça n'a jamais d'indigestion.

[pascelus]

Bonjour,

Pour ces réactions nucléaires au cœur du trou noir il me vient une idée (bien sur c'est plus une sorte de théorie à confirmer car je suis passionné et amateur, pas doctorant en astrophysique).
A supposer que l'on soit capable "d'isoler" un trou noir de sorte qu'il n'avale plus rien, ni onde ni lumière ni rien, juste l'isoler dans une sorte de bulle composée juste de vide hormis lui.
Il devrait théoriquement commencer (très lentement j'en conviens) à s'évaporer.
Mais dans ce cadre, plus le temps passe, plus il perd d'énergie, et donc de masse.

Oui.

Peut etre un petit bémol:

Bizarrement la température d'un trou noir est d'autant plus faible que sa masse est importante. Pour un trou noir d'origine stellaire de masse moyenne (quelques masses solaires), sa température est d'environ 0,00000001 K.
C'est toujours très largement inférieur à la température du vide soit 2,7 K.
Pour pouvoir s'évaporer tout corps doit etre plus chaud que le milieu dans lequel il s'évapore.

Donc à priori aucun trou noir actuellement ne peut s'évaporer, sauf à avoir une température > 2,7K, soit être un micro trou noir d'origine forcément "primordiale" et pas stellaire, dont on n'a aucune certitude de l’existence réelle.

[Amanuensis]

Donc à priori aucun trou noir actuellement

«Actuellement»? Qu'est-ce que cela signifie?

Et de quelle température du fond cosmique parle-t-on? De celle déterminée par un observateur lointain «actuellement»? Ou de celle «perçue» pour un événement proche de l'horizon?

Bref, il y a un conflit entre «actuellement» pour dire la température actuelle du fond cosmique est 2.7 K, et «actuellement» pour parler d'un trou noir en évaporation. Car au premier sens de «actuellement», il n'y a pas de trou noir formé, et donc pas d'évaporation à considérer.

(Oui, on parle de RG, par nécessité ; pas de temps absolu, même le temps cosmologique ne l'est pas.)

[Amanuensis]

Remarque: cela n'oppose pas le fond de l'argument de Pascelus, au contraire, cela le renforce: le rayonnement de fond cosmique (l'illumination par la transition de phase causée par le refroidissement de l'Univers) a une énergie augmentée par la chute libre vers le TN. Et donc peut compenser la perte par évaporation.

Et peut-être que, si on combine bien le modèle de l'Univers en expansion et celui d'un TN au sein de cet Univers, il y a une masse au-dessus de laquelle le TN ne s'évaporera jamais, quelle que soit la coordonnée temporelle utilisée, la croissance du TN étant garantie par le rayonnement de fond...

(Il y a quand même la question de l'aire à vérifier. Cette valeur là aussi n'est pas simple à prendre en compte, RG oblige, si on cherche à évaluer la puissance que le TN reçoit du rayonnement de fond cosmique...)

[JPL]

Il y a une confusion dans le raisonnement de pascelus. Parler d’évaporation du trou noir est juste une image car cette"évaporation" n’est pas un phénomène d’origine thermique mais si j’ai bien compris un phénomène quantique+relativiste. Je ne crois donc pas que la température du TN et celle du "vide" interviennent.

[Amanuensis]

Sur ce point le raisonnement est correct, il me semble. L'évaporation est similaire à un rayonnement thermique en termes de puissance et spectre ; pas la même origine, mais le même effet. Et le fond cosmologique est lui aussi similaire à un rayonnement thermique (puissance et spectre).

Il est alors correct de déterminer le signe du bilan énergétique reçu/émis en comparant les températures. La difficulté est le calcul de ces températures!

[pascelus]

«Actuellement»? Qu'est-ce que cela signifie?
...

Effectivement...

Mais est-ce important? Le CMB n'a jamais par le passé été plus froid que ce qui est mesuré ici et aujourd'hui. Et la température du trou noir est (à priori) fonction inverse de sa masse, donc mis à part les accrétions (qui le refroidissent encore), plutot stable.

En tout état de cause il est encore plus impossible qu'un trou noir stellaire s'évapore ou ne se soit jamais évaporé car les écarts de température étaient donc encore plus larges que ceux que j'ai cités.

[pascelus]

Il y a une confusion dans le raisonnement de pascelus. Parler d’évaporation du trou noir est juste une image car cette"évaporation" n’est pas un phénomène d’origine thermique mais si j’ai bien compris un phénomène quantique+relativiste. Je ne crois donc pas que la température du TN et celle du "vide" interviennent.

Je crois que c'est expliqué dans le wiki https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89...es_trous_noirs. Si on parle "d'évaporation" c'est bien analogue à un phénomène thermique "classique"

"À l'heure actuelle, l'univers entier baigne dans un rayonnement thermique, le fond diffus cosmologique. Ce rayonnement est à une température de 2,7 kelvins, qui est donc supérieure à celle d'un trou noir stellaire. Un tel trou noir, même s'il est complètement isolé (pas d'accrétion de matière du milieu interstellaire ou d'un compagnon), va donc absorber du rayonnement. Cette phase va durer jusqu'à ce que la température du fond diffus cosmologique ait suffisamment baissé du fait de l'expansion de l'Univers. La durée de cette phase peut être calculée de façon approximative en utilisant les paramètres issus du modèle standard de la cosmologie. À l'heure actuelle, on assiste à une accélération de l'expansion de l'univers, qui se traduit par le fait que l'expansion semble tendre vers une loi exponentielle, où les distances sont multipliées par 2,7 en un temps de l'ordre du temps de Hubble, soit 13,5 milliards d'années. La température du fond diffus cosmologique décroît comme l'inverse de la dilatation des longueurs. Ainsi, pour que la température du fond diffus cosmologique atteigne la valeur de 6,15×10-8 K, il faut attendre environ 18 temps de HubbleN 4."

[pascelus]

La difficulté est le calcul de ces températures!

Celle du trou noir n'est pas une mesure (qui sera très probablement à jamais impossible à faire) mais dérivée du calcul de l'entropie du TN, elle meme fonction de son aire, donc de sa masse (http://nrumiano.free.fr/Fetoiles/tn_thermo.html)

[pascelus]

(Il y a quand même la question de l'aire à vérifier. Cette valeur là aussi n'est pas simple à prendre en compte, RG oblige, si on cherche à évaluer la puissance que le TN reçoit du rayonnement de fond cosmique...)

C'est vrai que cette question de l'aire, dont découle l'entropie, donc la température du TN, est peut être liée au débat précédent sur le volume interne du trou noir. La température du TN calculée est celle vue d'un observateur extérieur, mais qu'en serait-il de celle "vue" par un observateur interne!?

[dextroy]

Bonjour, pardonnez la naïveté de mon propos ;
Je lis parfois 2 infos contradictoires :
1) que la densité d'un trou noir, c'est une masse terrestre dans une cuillère à café
2) que la densité d'un trou noir (précision : supermassif) est de l'ordre de celle de l'eau liquide sur Terre
Dans ma compréhension, ces densités ainsi exprimées sont des densités moyennes, entre la masse du trou noir concentré en 1 point central et le volume total compris sous l'horizon des évènements.
Donc cuillère à café d'une masse terrestre ou eau liquide, l'image est trompeuse non ? Car si tout chute rapidement vers la singularité centrale d'un trou noir, que reste-t-il finalement dans l'espace compris entre cette singularité et l'horizon ? Est-ce du vide, d'où la moindre particule est absente puisque tombée dans la singularité ?
Car l'idée de ce vide absolu me laisse perplexe, dans le cas d'un TN en rotation. Car finalement qu'est-ce qui est en rotation, du vide ? un point ? Voilà j'ai déblatéré mes absurdités, à vous de jouer

[mach3]

Le rapport M/r est constant pour un trou noir. Le volume étant en r³, plus le trou est grand plus sa densité moyenne "apparente" est faible.

Pour un trou noir tel que décrit par les solutions du vide d'extension complète (Schwarzschild, Kerr, Kerr-Newman), la densité est nulle partout et tout le temps. Oui, c'est scandaleux, mais ce sont des solutions mathématiques.

Pour les trous noirs astrophysique, c'est assez compliqué de parler de densité moyenne, car le volume va dépendre de comment on découpe l'espace-temps en tranches d'espace : de nombreux découpages admettent un volume infini à l'intérieur du trou noir. C'est un peu plus simple pour la densité locale, car la densité de ce qui chute n'augmente pas durant la chute (la spaghettification se fait à volume constant). Donc il y aura une zone dont la densité sera celle de l'astre en effondrement qui a donné le trou noir (donc assez élevée), puis ensuite ça dépend de ce qui tombe. Un trou noir qui n'avalerait rien après sa formation aurait densité nulle, sauf dans la zone qui suit l'effondrement où la densité serait très élevée.

m@ch3

[dextroy]

Merci pour la réponse; je comprends qu'en effet l'espace-temps situé sous l'horizon des évènements a des propriétés (supposées, prédites, calculés même) qui décident de cette histoire de densité.
Pour la rotation, je suppose qu'il faut également considérer que c'est cet espace-temps (situé sous l'EH) qui est en rotation et non pas une quelconque densité de matière.

[pm42]

Pour la rotation, je suppose qu'il faut également considérer que c'est cet espace-temps (situé sous l'EH) qui est en rotation et non pas une quelconque densité de matière.

Pas seulement en dessous, au dessus aussi : https://www.futura-sciences.com/scie...ou-noir-63587/

[Deedee81]

Salut,

Notons que matière ayant formé le trou noir (ou celle tombant dedans) a aussi une rotation, un moment angulaire. C'est de là que vient la rotation du trou noir.
Après, une fois au centre, étant donné la conservation du moment angulaire, elle doit encore être en rotation. Mais vu qu'elle a une nature/forme assez peu connue à ce stade, difficile de savoir quel sens donner à ça (moment angulaire classique, spin quantique ???)

[papy-alain]

Cela pose un problème : si l'horizon coupe tout lien de causalité entre l'intérieur et l'extérieur du TN, comment expliquer la conservation du moment cinétique tel qu'il est effectivement mesuré au niveau du disque d'accrétion ?

[pm42]

Cela pose un problème : si l'horizon coupe tout lien de causalité entre l'intérieur et l'extérieur du TN, comment expliquer la conservation du moment cinétique tel qu'il est effectivement mesuré au niveau du disque d'accrétion ?

Pour le disque d'accréation, le TN n'est pas encore formé.

[dextroy]

En tout cas la rotation ne doit pas s'appliquer au point (supposé) central, car s'il y a conservation du moment angulaire, avec une masse incroyablement énorme et une taille par définition ponctuelle, cette vitesse de rotation devrait être infinie, non ?

[Deedee81]

Salut,

Cela pose un problème : si l'horizon coupe tout lien de causalité entre l'intérieur et l'extérieur du TN, comment expliquer la conservation du moment cinétique tel qu'il est effectivement mesuré au niveau du disque d'accrétion ?

Je ne comprend pas trop la question car il y a un lien évident entre matière en rotation et espace-temps en rotation, juste avant l'apparition de l'horizon des événements (lors d'un effondrement), puis la matière disparait et donc l'espace-temps extérieur est "gelé" et garde la trace de ce moment cinétique (qui va entrainer les objets dont le disque d'accrétion).

[papy-alain]

Salut,



Je ne comprend pas trop la question car il y a un lien évident entre matière en rotation et espace-temps en rotation, juste avant l'apparition de l'horizon des événements (lors d'un effondrement), puis la matière disparait et donc l'espace-temps extérieur est "gelé" et garde la trace de ce moment cinétique (qui va entrainer les objets dont le disque d'accrétion).

Si je pose la question, c'est parce qu'on suppose que le moment cinétique mesuré est celui de l'astre en effondrement, sans rapport avec ce qui se trouve sous l'horizon. Or, il a été mesuré, pour un TN stellaire, une vitesse de rotation de 1100 tours/s, beaucoup plus rapide que la plus rapide des étoiles à neutrons. Cette mesure a pu être effectuée au moment de la fusion d'une étoile ordinaire, bien visible, avec un TN. Je me dis que si une telle vitesse est mesurée, c'est que l'information provient d'un corps de très petite taille, plus petit qu'une étoile à neutrons, donc d'un TN. Mais comme une étoile en train de s'effondrer ne peut atteindre cette vitesse de rotation, cela me pose un problème.

[Ignatius84]

Si je pose la question, c'est parce qu'on suppose que le moment cinétique mesuré est celui de l'astre en effondrement, sans rapport avec ce qui se trouve sous l'horizon. Or, il a été mesuré, pour un TN stellaire, une vitesse de rotation de 1100 tours/s, beaucoup plus rapide que la plus rapide des étoiles à neutrons. Cette mesure a pu être effectuée au moment de la fusion d'une étoile ordinaire, bien visible, avec un TN. Je me dis que si une telle vitesse est mesurée, c'est que l'information provient d'un corps de très petite taille, plus petit qu'une étoile à neutrons, donc d'un TN. Mais comme une étoile en train de s'effondrer ne peut atteindre cette vitesse de rotation, cela me pose un problème.

C'est possible d'avoir la référence de cet astre en effondrement à 1100tours/s ? ça m'intéresse beaucoup.

Pourquoi affirmes-tu qu'une étoile en effondrement (avec tous les paramètres de variation que ça implique) et en rotation ne peut pas atteindre cette vitesse de rotation ? de plus la vitesse de rotation va bien sûr dépendre de la modulation du volume, donc si on s'approche du point...... ça peut aller vite, non ?

[Deedee81]

c'est que l'information provient d'un corps de très petite taille, plus petit qu'une étoile à neutrons, donc d'un TN. Mais comme une étoile en train de s'effondrer ne peut atteindre cette vitesse de rotation, cela me pose un problème.

Le rayon du TN est nettement plus petit que celui d'une étoile à neutrons, donc ça doit suffire pour acquérir la rotation nécessaire avant apparition de l'horizon.

C'est possible d'avoir la référence de cet astre en effondrement à 1100tours/s ? ça m'intéresse beaucoup.

Moi aussi.

Jr crois que c'est ça :
http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc...=rep1&type=pdf

Mais je n'ai pas eut le courage de tout lire. Cité ici :
https://www.drgoulu.com/2016/07/10/c.../#.XLQ_forgqUk

Et on peut mesurer le diamètre du bord intérieur par plusieurs méthodes dont la “fluorescence du fer” : excités par les rayons X du disque ultra chaud, les atomes de fer présents dans le disque émettent une raie à 6.4 keV dont on observe l’étalement du spectre du à l’effet Doppler, d’où on peut tirer le diamètre intérieur du disque.

C’est comme ça qu’en 2006, on a démontré que le trou noir stellaire GRS 1915+105 situé à 35900 années lumière tourne à plus de 1100 tours par seconde (wow!) ce qui correspond à 98% de la limite de censure cosmique

[papy-alain]

C'est possible d'avoir la référence de cet astre en effondrement à 1100tours/s ? ça m'intéresse beaucoup.

Je vois que Deedee vient de faire le boulot de recherche (j'avais trouvé l'information dans le second lien.)

Pourquoi affirmes-tu qu'une étoile en effondrement (avec tous les paramètres de variation que ça implique) et en rotation ne peut pas atteindre cette vitesse de rotation ? de plus la vitesse de rotation va bien sûr dépendre de la modulation du volume, donc si on s'approche du point...... ça peut aller vite, non ?

Je n'affirme rien, je suppose (sinon, je ne poserais pas de questions). Mon raisonnement est que si on a un corps beaucoup plus petit qu'une étoile à neutrons, qui tourne à 1100 t/s, et qui gobe une étoile, ce ne peut être qu'un TN. Un astre en effondrement ne peut avoir cette taille minuscule, puisque l'horizon n'est pas encore formé. Donc, j'y vois une contradiction et je m'interroge.