Bonjour,
Je comprends dans les grandes lignes le rayonnement de Hawking qui en traîne l'évaporation des trous noirs mais j'ai du mal à comprendre l'origine de l'explosion lorsque le trou noir disparaît.
Comment est ton arrivée à l'hypothèse d'une explosion finale ?
Salut,
La température de Hawking d'un trou noir dépend de sa masse. Plus il est petit et plus la température est élevée.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Temp%C...ure_de_Hawking
Si tu mesures la masse du trou noir en nombre de masse solaires, tu as : T = 0.00000012 / M.
Ainsi lorsque le Trou noir ne fait plus qu'un gramme (la masse du soleil est de 2 x 10^30 kg) ça donne une température de 240 millions de milliards de milliards de Kelvin !!!!!!
Le rayonnement émit dépend de la température, plus celle-ci est élevée, plus le rayonnement est intense (loi de Stephan) et augmente même encore plus que la loi habituelle car on dépasse là des seuils d'énergie permettant la création de particules diverses et variées (le trou noir émet alors de tout en grandes quantités).
La fin du trou noir est donc cataclysmique : plus il rétrécit, plus il rayonne et plus il rétrécit vite : ça devrait se terminer par un énorme flash avec des rayons gammas très durs, des particules de toutes sortes,....
Note que le trou noir final est minuscule et le "bang" resterait raisonnable "de notre point de vue". Juste un bang très localisé. Il n'est pas exclut que certains gamma ray burst aient ce type d'origine mais c'est très spéculatif (il faudrait un trou noir primordial de petite taille, les gros trous noirs rayonnant peu ils grossissent au lieu de diminuer, en avalant tout ce qui se trouve à leur portée y compris le rayonnement fossile).
Notons que j'ai employé le conditionnel.
Même si le rayonnement de Hawking est une prédiction qui n'a pas été vérifiée (et n'est pas prêt de l'être), elle est assez sûre pour diverses raisons.
Mais la théorie a son domaine de validité et pour un micro-trou noir on sort nettement de ce domaine de validité.
Ce que j'ai dit ci-dessus est donc une extrapolation.
Pour connaitre les tous derniers instants il faudrait une théorie de gravitation quantique.... qu'on a pas (ou plutôt, on en a plusieurs et on ne sait pas encore laquelle est la bonne, on manque de données expérimentales pour trancher. De plus les calculs sont parfois ardus).
Il n'est par exemple pas exclut qu'il reste un résidu final. Mais celui-ci devrait se trouver au mieux aux alentour de la taille de Planck, dont la fin resterait explosive.
Tu as aussi d'autres chiffres sympas ici :
https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89...es_trous_noirs
Et pas mal de liens utiles en bas sur d'autres articles avec des infos sur le phénomène.
Deux conseils de lecture :
Quantum Field in Curved Space, Birrel et Davies
(c'est la théorie quantique des champs en espace-temps courbe avec les travaux de Hawking et tout ça, extrêmement complet)
The thermodynamics of black Hole, Wald
(bon, le titre dit tout)
C'est dans doute les deux meilleurs livres sur le sujet mais...
ATTENTION
- ces livres sont techniques, ce n'est pas de la vulgarisation. C'est même fort ardu
- ils nécessitent une connaissance approfondie de la théorie quantique des champs et de la relativité générale
- ils sont en anglais
(pas d'équivalent hélas en français)
D'autres participants ici te donneront peut-être des références vulgarisées.
Dernière modification par Deedee81 ; 01/07/2019 à 08h54.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Merci pour vos informations mais je n'arrive quand même pas a très bien comprendre pourquoi cela en traîne une explosion ? Est ce du a la température incroyablement élever ou au rayonnement ?
Généralement quand quelque chose s'évapore, il n'y a pas d'explosion finale, c'est ça que j'ai vraiment du mal a comprendre.
Il ne faut pas voir "explosion" ici comme une "bombe". C'est juste le fait que dans les derniers instants le rayonnement augmente de façon exponentielle et devient extrêmement puissant pendant une fraction de seconde. Le terme "explosion" est sans doute mal choisi.Envoyé par Moraine
(mais oui, le rayonnement est intense parce que la température est immense, c'est la loi de Stephan de rayonnement des corps noirs)
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Pour mieux visualiser, je me suis amusé à calculer qu'un TN de 19 kg s'évapore en 1 seconde. Et 19 kg convertis en énergie, c'est pas rien.
Les météorites ne peuvent exister car il n'y a pas de pierres dans le ciel. Lavoisier.
C'est rien du tout par rapport à certains phénomènes comme les super-novae mais...... vaut mieux pas être à coté quand même !!!! Ca équivaut à un bon paquets de bombes thermonucléairesPour mieux visualiser, je me suis amusé à calculer qu'un TN de 19 kg s'évapore en 1 seconde. Et 19 kg convertis en énergie, c'est pas rien.
Merci pour ces chiffres.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Ca voudrait dire que plus la masse d'un trou noir augmente, plus "l'explosion" finale va être importante ?
L'évaporation par exemple d'un trou noir supermassif provoquerait une "explosion" bien plus puissante que celle d'un trou noir intermédiaire ?
Non car la fin est toujours la même.
Avec l'évaporation, la masse diminue, l'évaporation s'accélère, de plus en plus et (chiffres ci-dessus) quand il ne reste plus que 19 kg, tout s'évapore en une seconde
(ce qui dégage presque deux milliards de milliards de Joule. C'est un peu plus que la plus grosse bombe thermonucléaire jamais fabriquée (la Tsar Bomba)).
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Non, parce qu'au plus la masse est importante, au plus l'évaporation prend du temps. C'est proportionnel au cube de la masse. La formule est 10^71 . M^3 = t (M exprimé en masses solaires et t en secondes)
EDIT : grillé par DD
Dernière modification par papy-alain ; 01/07/2019 à 14h06.
Les météorites ne peuvent exister car il n'y a pas de pierres dans le ciel. Lavoisier.
Non, c'est bien, réponses très complémentaires. Toi tu as parlé de la durée totale, moi juste de la phase finale.EDIT : grillé par DD
On ne peut pas mieux
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Bonjour,
Il va falloir attendre très longtemps. Un petit rappel :
"L’évaporation d’un trou noir s’accompagne de l’émission de photons, donc d’un rayonnement électromagnétique. Ce dernier permet de définir la température du trou noir comme pour un corps noir. Par exemple, dans le cas d’un résidu stellaire d’une masse solaire, elle est à environ 60 milliardièmes de degrés du zéro absolu (-273.15 degrés Celsius). Cette température est inversement proportionnelle à la masse du corps et la température des trous noirs supermassifs est donc encore beaucoup plus petite.
La température a une influence majeure sur l’évaporation. En effet, tout comme un corps chaud n’émet de chaleur que placé dans un milieu plus froid, un trou noir ne peut s’évaporer que lorsque la température du milieu environnant est inférieure. Or, même s’ils étaient complètement isolés dans le vide intergalactique, les trous noirs actuels seraient encore baignés par le rayonnement fossile dont la température est de 2,7 degrés au-dessus du zéro absolu. Pour cette raison, aucun trou noir stellaire ou supermassif ne s’évapore à l’heure actuelle.
Ce n’est donc que dans un futur très lointain, lorsque le rayonnement fossile aura perdu la plus grande partie de son énergie, que l’évaporation pourra se mettre en place. On estime ainsi que les trous noirs résidus stellaires commenceront à s’évaporer dans cent milliards de milliards d’années (et le phénomène prendra un temps extrêmement long avant "l'explosion" finale) et les trous noirs supermassifs dans un milliards de milliards de milliards de milliards d’années (et le phénomène durera encore bien plus longtemps que dans le cas précédent)."
Donc, à moins d'un autre mécanisme de disparition (voir du côté de la gravité quantique à boucles), seuls les "petits" trous noirs primordiaux ont des chances de disparaître actuellement.
Je suis entièrement d'accord avec toi.
Je me suis intéressé à l'évaporation des trous noirs en étudiant le Big Chill et ses durées de temps a "retourné le cerveau". Si la théorie du Big Chill est correcte, l'évaporation des trous noirs supermassifs va se faire dans un lointain futur mais irrémédiablement ce jour viendra...
Pour ce qui est des trous noirs primordiaux, j'ai deux raisons de douter de leur existence;
1) S'il y en avait qui explosent aujourd'hui, comment se fait il qu'on n'en ait détecté aucun signal ?
2) A l'époque à laquelle ils sont censés s'être formés, l'univers était très dense et très chaud. La matière étant omniprésente, ils devaient en absorber continuellement (ainsi que le rayonnement) et donc grossir rapidement, au point qu'ils constituent peut être aujourd'hui les TN supermassifs qui occupent le centre des galaxies.
Les météorites ne peuvent exister car il n'y a pas de pierres dans le ciel. Lavoisier.
S'il y en a ce ne peut donc qu'être que de tous petits (sinon ils ne s'évaporeraient pas). Donc difficiles à détecter avant le boum.
(il pourrait y avoir des TN primordiaux mais plus gros)
Ensuite, signal il y a : ce sont les gammas ray burst. Il n'est pas exclu que ce soit dû dans certains cas à de tels fins d'évaporation.
Mais ça devient assez peu probable dans la mesure où les sources de gamma ray burst commencent à être biens connues.
Je me méfierais beaucoup de ce genre de supposition. Franchement je ne saurais pas argumenter dans un sens ou dans l'autre. Le mieux est sans doute d'étudier les modèles prédisant la formation des TN primordiaux (de toute taille) et voir ce qu'il en est (je sais juste, pour l'avoir lu, que la plus part des modèles prévoient la naissance de TN de "masse intermédiaire", ce qui va dans ton sens.... mais je n'en sais guère plus).
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
