Mouvement des trous noirs supermassifs au centre des galaxies

[Cromagnon]

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Bonjour.

Une question qui en appelle une autre et à laquelle je n'ai pas trouvé de réponse sur internet.

Pourquoi les trous noirs que l'on retrouve au centre des galaxies restent au centre des galaxies ???!!

Que le Soleil soit au centre du système solaire on peut le comprendre, vu qu'il représente une part importante de la masse totale du système et que donc grosso modo tout tourne autour de lui.
Mais dans le cas d'un TN galactique, sa masse est négligeable relativement à l'ensemble, donc je pense qu'on est bien d'accord pour dire que les systèmes solaires et choses diverses ne tournent pas "autour" du TN par une sorte d'effet gravitationnel en rapport avec lui, mais que le TN se trouve au centre ... et il y reste.

C'est le "il y reste" qui me pose problème.
Sachant que le TN est aussi vieux que la galaxie apparemment, comment se fait-il que depuis tout ce temps il ne se soit pas mis à errer.

Alors j'avais bien une hypothèse.
Tournant la question à l'envers je me disait que si on peut expliquer pourquoi les autres choses formaient une trajectoire circulaire stable, on pourrait peut-être expliquer pourquoi le TN, lui, ne fait pas la même chose.
Et là je suis tombé sur la question de la quantité de mouvement, qui comme on le sait ... se conserve.
On peut dire que les objets autres que le TN se seraient formés à partir d’éléments (gaz et) qui avaient chacun une certaine quantité de mouvement et que la moyenne de leur quantités de mouvement après agrégation (formation des astres) produisait ce petit écart qui expliquait qu'à la fin on aurait ce petit delta qui donne lieu à la rotation générale.
Bon, ça et sans trop m'avancer il me semble que c'est grossièrement la version astrophysique officielle.

Et donc pour expliquer pourquoi le TN, lui, qui aurait donc peut-être quelque-chose de spécial, n'irait pas se balader avec tous les autres astres, en tournant comme les autres en rond autour du centre de gravité de l'ensemble, ALORS qu'il est issu (du moins on va prendre cette hypothèse) de l’agglomération de masse, comme les autres astres : C'est que la quantité de mouvement des éléments ayant donné lieu au TN... se serait volatilisé ?!?
Donc je pose la question si elle a lieu d'être : Où est passé, et même je parle au présent, où passe la quantité de mouvement des choses qui tombent dans un TN ?

Évidemment et pour préciser, on comprend bien que le TN est stabilisé au centre par le simple fait que le fait de s'écarter de la position faisant office de centre de gravité le ramène au centre, ce n'est pas là la question.
Car ceci n'est bien sûr rendu possible que par le fait que le TN ne présente pas de quantité de mouvement notable (ou aucun), sinon il ferait comme les autres astres, et serait stabilisé à tourner en rond.

Merci pour le temps que certains voudront bien consacrer à l'élucidation du problème.

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[mach3]

Je n’ai pas de réponse précise, mais une piste de réflexion est de considérer que statistiquement, les quantités de mouvements de tout ce que le trou noir a avalé s’annulent (il est depuis longtemps au centre donc le flux de matière doit être relativement isotrope sur la durée).

m@ch3

[Cromagnon]

Je n’ai pas de réponse précise, mais une piste de réflexion est de considérer que statistiquement, les quantités de mouvements de tout ce que le trou noir a avalé s’annulent (il est depuis longtemps au centre donc le flux de matière doit être relativement isotrope sur la durée).

A un moment c'est ce que je me suis dit.
Mais apparemment il devait donc avoir été créé dans cet état (...pour continuer à rester dans cet état), alors que tous les autres astres, non.

[Avatar10]

Voir ici : https://iopscience.iop.org/article/1...14#apjad3914s7
En gros si un TN se développe plus rapidement que sa galaxie hôte ceci explique cela, il faudra d'autres observations pour corroborer, mais pour l'instant, ça se tient.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Cromagnon]

Voir ici : https://iopscience.iop.org/article/1...14#apjad3914s7
En gros si un TN se développe plus rapidement que sa galaxie hôte ceci explique cela, il faudra d'autres observations pour corroborer, mais pour l'instant, ça se tient.

D'accord, j'ai mis un peu de temps à capter.
Donc d'un côté on observe que les noyaux galactiques se développent plus vite que le halo, et vous de votre côté vous supposez que ça pourrait expliquer la faible variance de la quantité de mouvement du TN.
C'est une réponse qui ressemble un peu à celle de mach3 mais c'est difficile d'être très convaincant avec ça.
Il faudrait à la limite des simulations pour être sûr.
Peut-être qu'on ne peut pas se contenter de raisonner en gros.

Sinon une autre idée peut-être loufoque, mais l'avenir nous le diras, ce serait que les TN au centre des galaxies ne grossissent pas en absorbant les étoiles (et surtout les matières gazeuses qui constituent la majorité de "leur repas" il me semble) autour d'eux.
Se pourrait-ils qu'ils soient le résultat de l'attraction de la matière tout autours ??!!

Comme si lorsqu'on étire de tous côtés (enfin là c'est un disque, mais la sphéricité dépend de la forme de la galaxie...) la structure de l'espace-temps, passé une certaine limite il se formerait un genre de trou.
Donc les TN au centre des galaxies ne se formeraient pas de la même manière que les TN stellaires.
Ici, au lieu que ce soit la masse qui attire de l'intérieur, c'est la masse (énorme, vu la masse d'une galaxie même si la distance au centre est aussi plus grande) qui attire de l'extérieur.
Physiquement si on fait le calcul, ça peut le faire ?

Sinon, s'il faut attendre qu'un TN se forme, on se demande comment on fait pour les avoir au tout début des galaxies comme les observations laissent penser.

La formation des trous noirs supermassifs est encore fortement débattue, mais elle se fait certainement sur de bien plus grandes échelles de temps que le délai de formation d’un trou noir stellaire. Ces derniers apparaissent après l’explosion d’une supernova produite par une étoile massive, comme une étoile Wolf-Rayet, ou d'une hypernova.

L’hypothèse la plus simple de la formation des trous noirs supermassifs est de commencer par un trou noir stellaire, accrétant ensuite de la matière pendant des milliards d’années. Cette hypothèse a cependant de nombreux défauts, parmi lesquels la nécessité d’une très grande densité d’étoiles dans son voisinage proche pour nourrir continuellement le trou noir.

Surtout des observations nouvelles ont montré l’existence de trous noirs supermassifs aux très grands décalages vers le rouge, c’est-à-dire au début de l’évolution de l’Univers¹⁵. Ces trous noirs n’auraient ainsi pas eu le temps de se former par simple accrétion d’étoiles, même si elles auraient alors été très massives. Il reste donc à en déterminer le processus, mais il semble possible que la formation de tels trous noirs ait été très rapide, dès les débuts de l’Univers^16,17. Une hypothèse en ce sens est qu'il est possible que ces trous noirs supermassifs se soient formé au sein de quasi-étoiles au début de l'univers¹⁸.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Trou_noir_supermassif

D'ailleurs ça me fait penser à cette news un peu étrange, où on a un TN qui semble s'être "évaporé".

Lorsque deux galaxies entrent en collision, leurs trous noirs supermassifs respectifs devraient plonger vers le cœur de la galaxie nouvellement formée pour finir un jour par fusionner.
Or, aucun tel trou noir n'a été découvert dans et aux alentours de la galaxie elliptique géante du nom de A2261-BCG. C'est une énigme.

https://www.futura-sciences.com/scie...ication-84819/

Là, ça deviendrait cohérent ?

[Avatar10]

Peut-être qu'on ne peut pas se contenter de raisonner en gros.

Quand je disais en gros, c'était pour synthétiser l'idée de l'article.

Il faudrait à la limite des simulations pour être sûr.

Lisez l'annexe.

[Gilgamesh]

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Bonjour.

Une question qui en appelle une autre et à laquelle je n'ai pas trouvé de réponse sur internet.

Pourquoi les trous noirs que l'on retrouve au centre des galaxies restent au centre des galaxies ?

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En dehors de la coévolution du trou noir supermassif avec la galaxie hôte, qui le place nativement au centre, il faut également évoquer la friction dynamique (aka friction de Chandrasekhar, aka traînée gravitationnelle) qui explique qu'un trou noir supermassif initialement décentré va couler au centre par interaction dynamique avec l'environnement stellaire.

Lorsqu’un gros objet de masse M (le trou noir supermassif) se déplace à la vitesse v à travers un nuage de densité ρ formé d’objets plus petits (les étoiles), le gros objet attire les plus petits objets vers lui et forme derrière lui un sillage qui le ralentit. Cette perte d'énergie gravitationnelle le fait tomber vers le centre de gravité du système.

Une expression simplifiée de cette force de traînée est :

F ~ M²ρ/v²

Plus le corps est massif, plus le milieu est dense et plus le corps ralentis, plus la force est élevée.

Cet effet explique comment, lors d'une fusion de galaxies, les trous noirs supermassifs vont couler au centre et finir par former une binaire centrale.

La friction dynamique explique également les phénomènes de migration de planètes dans les disques protoplanétaires, le fait que les amas globulaires soient plus denses au centre, et pourquoi on trouve souvent la galaxie la plus brillante d'un amas en position centrale, etc

Pour aller plus loin :

* (wiki) Friction dynamique

* Dynamical Friction around Supermassive Black Holes