Débutant : Trou noir / formation univers

[inviteb6bc2ee9]

Bonjour,

En parcourant certaines vidéo sur le thème de l'univers , quelques questions me viennent à l'esprit.

Je vais les énumérer pour les distinguer les unes des autres

1) Si j'ai bien compris , il se dit que l'univers était tout petit au commencement . De la taille d'un grain de sable ou plus petit encore.
Êtes-vous d'accord avec cela ?

2) Les trou noir seraient des endroits dans l'univers ou la gravité serait telle , que la lumière ne pourrait en sortir .
Quelle serait selon vous, la taille d'un trou noir ?
Variable entre 1 grain de sable à une taille difficilement quantifiable tellement ce serait grand ?


3) Est-ce qu'un trou noir très très lourd serait de taille plus petite qu'un trou noir plus léger ?
Dans le sens ou plus il serait lourd et plus il se contracterait ?


4) Toujours d'après les vidéos que j'ai vu , notre univers finira par s'éteindre dans quelques milliards d'années .
Que se passera t il ensuite ?
Est-ce les trou noir finiront par ne former plus qu'un ?

4bis ) si tous les trous noir ne formaient plus qu'un , est-ce que ce ne serait pas cela le phénomène du big bang ?
Un trou noir ayant absorbé tout un univers qui fini par se contracter jusqu'à finir par exploser et créer un nouvel univers ?

Merci pour vos éclaircissements

Bien à vous,

Un débutant


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[Deedee81]

Salut,

EDIT j'oubliais : bienvenue sur Futura

Beaucoup de tes questions ont déjà été évoquées. Une balade/recherche dans le forum "archive" serait sans doute utile.

1) Si j'ai bien compris , il se dit que l'univers était tout petit au commencement . De la taille d'un grain de sable ou plus petit encore.
Êtes-vous d'accord avec cela ?

Oui mais à nuancer :
- si l'univers est spatialement fini (mais sans bord) alors forcément oui il a été tout petit.
- si l'univers est infini (on ne sait pas, il se peut même que ce ne soit pas aussi simple que dire "fini ou infini" mais je ne vais pas compliquer) alors il a toujours été infini. Le "petit machin" au début est alors seulement l'univers actuellement observable (d'environ 13.8 milliards d'année-lumière).

2) Les trou noir seraient des endroits dans l'univers ou la gravité serait telle , que la lumière ne pourrait en sortir .
Quelle serait selon vous, la taille d'un trou noir ?

Très variable. Un trou noir stellaire (reste d'une grosse étoile qui a explosé) fait typiquement une vingtaine de kilomètres de diamètre. Les trous noirs super massifs peuvent faire plus d'un milliards de kilomètres de diamètre.

Il n'est pas exclut qu'il existe des trous noirs dit primordiaux, plus petit, mais on n'en a jamais observé.

3) Est-ce qu'un trou noir très très lourd serait de taille plus petite qu'un trou noir plus léger ?
Dans le sens ou plus il serait lourd et plus il se contracterait ?

Non, la taille d'un trou noir est strictement proportionnelle à sa masse (6 * la masse * la constante de gravitation / le carré de la vitesse de la lumière).

4) Toujours d'après les vidéos que j'ai vu , notre univers finira par s'éteindre dans quelques milliards d'années .
Que se passera t il ensuite ?

On ne sait pas du tout.

Est-ce les trou noir finiront par ne former plus qu'un ?

Mais ça, ça m'étonnerait car avec l'expansion ils s'éloignent les uns des autres.

[Paraboloide_Hyperbolique]

Bonjour,

1) Si j'ai bien compris , il se dit que l'univers était tout petit au commencement . De la taille d'un grain de sable ou plus petit encore.
Êtes-vous d'accord avec cela ?

Attention: cela concerne l'univers visible. Pour ce qui est de l'univers entier, il se peut qu'il soit infini et alors il a toujours été infini.

2) Les trou noir seraient des endroits dans l'univers ou la gravité serait telle , que la lumière ne pourrait en sortir .
Quelle serait selon vous, la taille d'un trou noir ?
Variable entre 1 grain de sable à une taille difficilement quantifiable tellement ce serait grand ?

Expérimentalement, on observe* des trous noirs de quelques kilomètres de diamètre à des trous noirs de la taille du système solaire.

*Du moins indirectement: c'est-à-dire que l'on a leur masse et que l'on déduit leur rayon (voir ci-dessous).

3) Est-ce qu'un trou noir très très lourd serait de taille plus petite qu'un trou noir plus léger ?
Dans le sens ou plus il serait lourd et plus il se contracterait ?

Non, si on définit le rayon d'un trou noir comme étant son rayon de Schwarzschild*, alors son rayon est proportionnel à la masse. https://fr.wikipedia.org/wiki/Rayon_de_Schwarzschild

*J'évite ici de parler de trous noirs de Kerr où c'est un peu plus compliqué.

4) Toujours d'après les vidéos que j'ai vu , notre univers finira par s'éteindre dans quelques milliards d'années .
Que se passera t il ensuite ?

On ne sait pas exactement, cela dépend de l'évolution de l'expansion de l'univers (expansion qui accélère pour le moment).

Est-ce les trou noir finiront par ne former plus qu'un ?

Si l'expansion continue au rythme actuel, c'est peu probable. On tendrait vers un univers de plus en plus vide et de plus en plus froid où même les derniers trous noirs finiraient par "s'évaporer" (par rayonnement de Hawking).

4bis ) si tous les trous noir ne formaient plus qu'un , est-ce que ce ne serait pas cela le phénomène du big bang ?
Un trou noir ayant absorbé tout un univers qui fini par se contracter jusqu'à finir par exploser et créer un nouvel univers ?

C'est très spéculatif, vu que l'on ne sait pas exactement dans quel état est la matière au centre d'un trou noir. Dans votre hypothèse, on pourrait se demander pourquoi les trous noirs actuels "n'exploseraient" pas déjà.

[Gilgamesh]

Bonjour,

En parcourant certaines vidéo sur le thème de l'univers , quelques questions me viennent à l'esprit.

Je vais les énumérer pour les distinguer les unes des autres

1) Si j'ai bien compris , il se dit que l'univers était tout petit au commencement . De la taille d'un grain de sable ou plus petit encore.
Êtes-vous d'accord avec cela ?

L'espace dans lequel s'inscrit l'Univers observable, une boule de 93 milliards d'années-lumière de diamètre (edit: corrigé, merci Mailou), représentait une infime volume quand on remonte au moment du Big Bang. Mais cet infime volume faisait parti d'un espace qu'on peut considérer infiniment vaste en première approche.

2) Les trou noir seraient des endroits dans l'univers ou la gravité serait telle , que la lumière ne pourrait en sortir .
Quelle serait selon vous, la taille d'un trou noir ?
Variable entre 1 grain de sable à une taille difficilement quantifiable tellement ce serait grand ?
3) Est-ce qu'un trou noir très très lourd serait de taille plus petite qu'un trou noir plus léger ?
Dans le sens ou plus il serait lourd et plus il se contracterait ?

La taille d'un trou noir est définie par la surface de son horizon et celle ci dépend de sa masse. Vu de l'extérieur l'horizon forme une sphère de rayon R = 2GM/c²

Le fait que le rayon soit directement proportionnel à la masse engendre un fait paradoxal :
Un trou noir de la masse du Soleil (10³⁰ kg) a un rayon est de 3km
Un trou noir de la masse de l'Univers observable (10⁵⁴ kg) a un rayon 10^{54 - 30 = 24} fois plus grand soit quelque chose du même ordre que celui de l'Univers observable. Ce parait plutôt étonnant, mais c'est bien ça.

4) Toujours d'après les vidéos que j'ai vu , notre univers finira par s'éteindre dans quelques milliards d'années .
Que se passera t il ensuite ?
Est-ce les trou noir finiront par ne former plus qu'un ?

Éventuellement les trous noirs appartenant à la même galaxie mais autrement non, car l'espace qui les sépare ne devrait pas cesser de grandir. Ils devraient s'évaporer chacun dans leur coin.
Je reposte l'avenir de très, (mais vraiment) très long terme que l'on peut inférer pour l'univers dans l'état actuel de nos connaissances théoriques, avec toutes les précautions d'usage.

Chronologie du futur cosmologique
exposée par Alain Riazuelo (L'Univers aux limites de l'éternité - Dossier "Pour la science" - juin 2011, p 56 à 62).

-10¹⁴ ans : mort des dernières étoiles formées dans les premières centaines de milliards d’années
-10¹⁶ ans : les planètes sont englouties par leurs étoiles ou éjectées
-10¹⁹ ans : évaporation des galaxies
-10²² ans : dernières étoiles formées par la collision de naines brunes
-10²² ans : annihilation spontanée de la matière noire
-10²⁵ ans : annihilation de la matière noire piégée dans les cimetières d’étoiles. Les galaxies se désagrègent.

A partir de là, deux hypothèses suivant que le proton est stable ou non :

option A : proton instable :
-10³³ ans : début de la désintégration des protons
-10⁸⁵ ans : évaporation des petits trous noirs stellaires
-10¹⁰⁰ ans : évaporation des trous noirs massifs
-10⁷⁹³ ans : la dernière structure subsistant : les positronium, disparaissent

option B :proton stable
-10⁶⁵ ans : la matière solide prend une forme sphérique, évaporation des petits trous noirs
-10¹⁰⁰ ans : évaporation des trous noirs massifs
-10¹⁵⁰⁰ ans : les réactions nucléaires achèvent de transmuter tout en fer
- entre 10^{10^25} ans et 10^{10^75} : tout résidu matériel supérieur à la masse de Planck se transforme en trou noir qui s’évapore rapidement. Ne reste que de la poussière de fer...

4bis ) si tous les trous noir ne formaient plus qu'un , est-ce que ce ne serait pas cela le phénomène du big bang ?
Un trou noir ayant absorbé tout un univers qui fini par se contracter jusqu'à finir par exploser et créer un nouvel univers ?

Il existe des théories très spéculative qui envisage que chaque formation de trou noir se traduise par la naissance d'un nouvel univers, mais sous l'horizon du trou noir, sans que rien ne transparaisse dans l'univers d'origine. Bien que ce soit difficile à se représenter comment, le volume sous l'horizon n'est pas une quantité finie, il ne cesse de grandir et peut s’accroître à l'infini.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Croisement de la mort qui tue. Mais avec pas mal de compléments biens venus

Seule petite incohérence apparente qui mérite une explication.

L'espace dans lequel s'inscrit l'Univers observable, une boule de 96 milliards d'années-lumière de rayon

Moi j'ai dit 1.38 milliards d'années-lumières. Il s'agit de la distance parcourue par la lumière depuis le début de l'univers (ou tout au moins tel que décrit par le Modèle Standard de la cosmologie = big bang). C'est la distance à laquelle se trouvait ce qui est visible.

Mais la matière vue a continué à se déplacer avec l'expansion et donc donc maintenant être dans une sphère de 96 milliards d'années-lumières de rayon.

Voir aussi : https://fr.wikipedia.org/wiki/Univers_observable

[Gilgamesh]

Moi j'ai dit 1.38 milliards d'années-lumières.

13.8 milliards d'années, on est d'accord

[inviteb6bc2ee9]

@Deedee81
@Paraboloide_Hyperbolique
@Gilgamesh

Merci pour vos réponses



Certaines sont assez effrayantes d'ailleurs

-10^793 ans : la dernière structure subsistant : les positronium, disparaissent

- entre 10^10^25 ans et 10^10^75 : tout résidu matériel supérieur à la masse de Planck se transforme en trou noir qui s’évapore rapidement. Ne reste que de la poussière de fer...

J'ai d'autres questions qui me viennent à l'esprit mais je vais d'abord chercher sur le forum puis les poser si je ne trouve pas

Bonne soirée

[Mailou75]

L'espace dans lequel s'inscrit l'Univers observable, une boule de 96 milliards d'années-lumière de rayon

46Gal ! Pour celle là on plaidera la faute de frappe

[Deedee81]

Croisement

46Gal ! Pour celle là on plaidera la faute de frappe

Ah oui, là cette fois bien vu, je n'avais pas remarqué