Trous noirs et trous noirs super massif quelques petites questions.

[Daniel1958]

Bonjour

J'ai quelques questions simples sur les Trous noirs classiques.

- Comment réagissent les neutrinos (piégés), sont-ils sensibles. Comme ils interagissent très peu avec la matière, y a-t-il des "observations" "théoriques en ce sens
-je pensait aux particules "avalées" : un effet tunnel ne serait-il pas possible théoriquement avec "une expulsion" à la clef ?

Pour les trous noirs supermassifs on dit qu'ils auraient été formés de la coalescence de plusieurs trous noirs. J'ai lu que la densité externe serait proche de l'eau (un peu comme les couches externes du soleil)
Ne pourrait-on pas profiter de cette condition pour comprendre la composition du cœur de ce trou noir et par la même celles des autres trous noirs. Pourrait-il subir le rayonnement de Hawking (bien que j'en doute vu la faible densité superficielle) ?
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[mach3]

Comment réagissent les neutrinos (piégés), sont-ils sensibles. Comme ils interagissent très peu avec la matière, y a-t-il des "observations" "théoriques en ce sens

Ils réagissent comme n'importe quoi d'autre, les geodesiques ne dépendent pas de la masse des particules.

Pour les trous noirs supermassifs on dit qu'ils auraient été formés de la coalescence de plusieurs trous noirs. J'ai lu que la densité externe serait proche de l'eau (un peu comme les couches externes du soleil)

Il s'agit d'une densité moyenne globale en considérant de manière arbitraire que le volume sous l'horizon est 4pi rs^3 /3.
Pour un astre de rayon légèrement supérieur à son rayon de Schwarzschild, ce serait à peu près valable, car on peut definir un volume interne et il serait effectivement proche de celui attendu en géométrie euclidienne, mais pour un trou noir, le volume interne ne peut être défini de manière univoque (il est possible d'obtenir un volume interne arbitrairement grand, suffit de bien choisir la tranche spatiale).

Un trou noir c'est essentiellement vide de toutes manières, mis à part l'astre en effondrement qui en est à l'origine qui se réduit à un volume arbitrairement petit en une durée finie.

m@ch3

[Deedee81]

Salut,

Petit détail sur ça.

[...] Pourrait-il subir le rayonnement de Hawking (bien que j'en doute vu la faible densité superficielle) ?

Oui, ça n'a rien à voir avec la densité. C'est juste lié à la courbure de l'espace-temps et la présence d'un horizon des événements. Ceci dit ce rayonnement est (théoriquement) rikiki (rayonnement d'un corps noir de température de l'ordre d'un millionième de milliardième de Kelvin si je ne me trompe pas). C'est dû au fait que la courbure de l'espace-temps (en tout cas certaines composantes) au bord d'un trou noir supermassif est relativement faible. Pour comparer : si tu t'approches d'un trou noir stellaire, tu seras tué par les forces de marées bien avant de franchir l'horizon, mais pour un trou noir supermassif c'est à peine si on sentirait quelque chose (ce qui veut dire qu'on risque de passer l'horizon sans s'en rendre compte, et là les carotes sont cuites).

Si tu te demandes comment on peut avoir un truc comme un horizon avec une courbure si faible, il faut juste rapeller que l'horizon n'est pas matériel, juste le lieu où on ne sait plus faire demi-tour, et si la courbure est faible, cumulé sir un objet de la taille colossale d'un tel trou noir, ça donne in fine quand même un espace-temps fortement déformé. C'est comme une route qui tourne faiblement, si elle le fait longtemps on finit quand même par faire un tour complet

-je pensait aux particules "avalées" : un effet tunnel ne serait-il pas possible théoriquement avec "une expulsion" à la clef ?

Non car elles sont au centre. Loin de la surface. A supposer qu'un tel effet tunnel puisse exister (*) tu as plus de chance de passer à travers un mur

(*) c'est pas sûr car ce n'est pas une barrière, l'intérieur d'un trou noir c'est juste un espace-temps avec des géodésiques de type temps qui vont toutes au même endroit : au centre. Et un tel effet tunnel devrait littéralement "remonter le temps". Ce qui est franchement hérétique même en mécanique quantique.

Le rayonnement de Hawking lui est dû aux fluctuations du vide (en fait les particules virtuelles résultant de l'interaction des champs quantiques avec le champ gravitationnel). Et on connait bien la description vulgarisée (image plutôt juste des calculs théoriques) : dans une création spontanée de paires (juste au-dessus de l'horizon), une particule normale s'éloigne et l'autre d'énergie négative plonge dans le trou noir.

J'ai lu dans ArXiv une description du rayonnement de Hawking basée sur l'effet tunnel. Mais je n'ai pas été convaincu, il y avait plusieurs hypothèses quelque peu parachutées. Je n'ai pas trouvé ça très crédible (même si l'article était très sérieux, j'en ai lu d'autre sur ArXiv qui rejetaient la possibilité du rayonnement de Hawking mais contenaient des bourdes incroyables. Bon, ça arrive hein, ArXiv c'est de la prépublication, y a pas de comité de lecture. Mais soyons rassurant : la grosse majorité des articles sur le rayonnement de Hawking dans ArXiv sont excellents, donc on peut s'y référer, ils ne sont presque jamais vulgarisé mais même au niveau calcul je trouve ça assez abordable, enfin, bon, c'ast quand même de la théorie quantique des champs hein, pas de l'arithmétique Ah oui, zut, ils sont tous en anglais ).

[mach3]

il faut juste rapeller que l'horizon n'est pas matériel, juste le lieu où on ne sait plus faire demi-tour

Pire, ce n'est même pas un lieu !

m@ch3

[A voir en vidéo sur Futura]

[Daniel1958]

Bonjour

Bon j'ai à peu près compris que là on à faire à de l'espace-temps très courbé pour des structures de densité inouïe. Peut-il être bouclé sur lui-même ? Bon je resté Newtonien. Mais il faut que j'oublie ça ici.

Je me demande si on est arrivé à théoriser la structure du noyau du trou noir. La nature à priori ne va pas au-delà des quarks. Peut-on l'approcher comme un cristal de quark ? Un Quark unique mais "very big"



Concernant les trous noirs supermassif ne devraient-ils pas (c'est une supposition) aussi être superdense compte-tenu qu'ils auraient été formés de la coalescence de plusieurs trous. Ou alors ils sont devenus très "gloutons" avec les étoiles qui étaient dans leur périmètre

Merci à vous pour ces infos (je ne peux répondre à deux personnes à la fois)

[Deedee81]

Pire, ce n'est même pas un lieu !

Dans l'espace-temps si Mais en effet, pas au sens spatial. Bon sang, le nom m'échappe, un horizon futur ???? Tu peux corriger ou confirmer ?

[Deedee81]

Salut,

Bon j'ai à peu près compris que là on à faire à de l'espace-temps très courbé pour des structures de densité inouïe. Peut-il être bouclé sur lui-même ? Bon je resté Newtonien. Mais il faut que j'oublie ça ici.

Que veux-tu dire par bouclé ? (si c'est dans l'espace, suffit de monter sur un manège Si c'est dans le temps, non, ce genre de solution est généralement considéré comme inconsistante)

Je me demande si on est arrivé à théoriser la structure du noyau du trou noir. La nature à priori ne va pas au-delà des quarks. Peut-on l'approcher comme un cristal de quark ? Un Quark unique mais "very big"

Oui, avec la gravité quantique à boucles, avec la théorie des cordes,... Mais on ne sait pas ce qui est juste.

Concernant les trous noirs supermassif ne devraient-ils pas (c'est une supposition) aussi être superdense compte-tenu qu'ils auraient été formés de la coalescence de plusieurs trous. Ou alors ils sont devenus très "gloutons" avec les étoiles qui étaient dans leur périmètre

Leur noyau est super dense, mais le rayon d'un TN dépend de sa masse et la densité moyenne diminue avec la masse.

[Daniel1958]

Leur noyau est super dense, mais le rayon d'un TN dépend de sa masse et la densité moyenne diminue avec la masse.

tu as bien fait de préciser "moyenne".

Donc si objet tombe dans une région centrale (avec un écart circulaire très faible) il sera très proche de la singularité qui devrait "le spaghettifié" ?

Peut-il être bouclé sur lui-même ?

On ne peut pas s'en sortir du tout même si l'on enlevait (en expérience d'idée) la vitesse de libération > à C un peu comme dans un tonneau.

[Deedee81]

Donc si objet tombe dans une région centrale (avec un écart circulaire très faible) il sera très proche de la singularité qui devrait "le spaghettifié" ?

Oui, tout va vers le centre en étant déchiquetté "à mort".

On ne peut pas s'en sortir du tout même si l'on enlevait (en expérience d'idée) la vitesse de libération > à C un peu comme dans un tonneau.

Comment ça "enlever une vitesse de libération" ???? Ca veut dire quoi ?

[Lansberg]

...Bon sang, le nom m'échappe, un horizon futur ????

Un horizon des événements ???

[mach3]

Bon, il semble y avoir des misconceptions profondes.

Premier point, l'intérieur d'un trou noir ne peut pas avoir une structure "statique" comme une étoile ou une planète avec des couches de différentes compositions, densité etc. C'est forcément dynamique et sur une durée finie relativement courte (au plus quelques heures pour un supermassif), et de notre point de vue, cette évolution sur une durée courte ne s'est pas encore produite, et ne se produira jamais à moins qu'on y entre nous-même : c'est d'apparence figée (pour le peu qu'on pourrait en voir) à cause du redshift gravitationnel.

Ensuite, si on s'intéresse à ce qui se passe à l'intérieur sur cette durée courte, alors on a simplement un astre en effondrement entouré d'un milieu peu dense voire vide, un milieu qui s'expand dans la direction radiale pendant qu'il se contracte dans le plan orthoradial (effet de marée). Le rayon de l'astre se réduit irrémédiablement. Peu importe les structures exotiques que la matière pourraient adopter successivement à l'intérieur, rien ne peut s'opposer à la contraction qui est de nature géométrique : il n'existe aucune ligne d'univers le long de laquelle la coordonnée radiale augmente. Pire, toute résistance engendre une contraction supplémentaire.

Si on passe l'horizon suffisamment "tôt" après l'effondrement, il est possible de rejoindre la surface de l'astre en effondrement et d'atteindre la singularité (qui est une époque, pas un lieu) avec lui. Si on passe l'horizon "trop tard", il ne sera pas possible de rejoindre la surface de l'astre, mais on pourra toujours observer une partie plus ou moins longue de son effondrement, mais pas la fin car on atteindra la singularité avant.

m@ch3

[Deedee81]

Bon, il semble y avoir des misconceptions profondes.

Les trous noirs étant tellement extrêmes et exotiques, à tout point de vue, ce n'est pas très étonnant

[Daniel1958]

Pour voir la forme de l'espace-temps dans ce cas "distordu", l'idéal c'est les diagrammes de Penrose, avec un peu d'habitude c'est très intuitif
(voir ma série vulgarisée sur "vie et mort des étoiles", y a une très grosse partie sur les TN)