Un «monstrueux» trou noir découvert

Je cite l’article : « Elément encore mal connu des astrophysiciens, le trou noir est une concentration de masse qui est si compacte que sa force gravitationnelle est faible. »

Gravitation faible ? Bien au contraire ! Avec 12 milliards de fois la masse du soleil, ce trou noir représente une masse de 2,4×10⁴⁰ kg (soit 2400 milliards de milliards de milliards de tonnes)… Et cela correspond à un rayon de Scharzschild (horizon des événements) de 35,6 milliards de km. L’accélération de la pesanteur au niveau de l’horizon du trou noir est d’environ 1277 m/s² (~ 129 fois celle à la surface de la Terre).

Bref, c’est un des trous noirs les plus massivement monstrueux connus…

Comme moi, des internautes s’étaient aperçus aussi de cette erreur et l’ont exprimé dans leur commentaire sur le site 20minutes. Malgré le signalement, l’article n’a toujours pas été réédité pour être corrigé… Pourquoi cette négligence ?

 

© 2015 John Philip C. Manson

 

 

 

Publicités

Pression acoustique et trou noir

Je cite : « Si vous arrivez à produire un son plus fort que 1100 dB, vous créerez un trou noir et détruirez la galaxie ».

J’ai vérifié par calcul.

Rappel : une pression est une force exercée sur une surface, et un son (bruit) est une oscillation d’une pression.

Une pression acoustique de 1100 décibels capable de former un trou noir est a priori possible avec une masse de 4,72×10²² kg (presque le 8 millième de la masse terrestre) qui implose en une sphère minuscule d’un rayon de 0,07 mm, la pression interne atteint alors environ 4,9×10⁵⁰ pascals. Mais il faut distinguer entre pression et oscillation : le centre de la Terre est soumis à de fortes pressions, mais si c’était une pression oscillante, ce serait de nature sismique généralisée, ce qui n’est pas pareil.

Il faut une énergie potentielle énorme pour produire les 1100 dB. Mais il s’agit en fait ici d’un mini-trou noir, bien plus léger que les trous noirs stellaire (un trou noir stellaire pèse plus de 6×10³⁰ kg), et extrêmement plus léger qu’un trou noir galactique (au-delà de 10³⁶ kg).

Un trou noir galactique lui-même ne détruit pas une galaxie… Ainsi, ce n’est pas avec un mini-trou noir aux 1100 dB que l’on risquera de détruire une galaxie…

 

Mais lisez les paragraphes suivants, j’ai eu l’occasion de rééditer ce présent article pour entrer dans les détails, surtout vers la fin.

Réédition du 15 juillet 2015

  • L = 20 log (c8 / (16 pi G m * 0.00002))
  • avec L = 1100 dB
  • G = constante de gravitation
  • m = masse du trou noir à laquelle la pression acoustique atteint 1100 dB
  • c = célérité de la lumière dans le vide

Je trouve m = 9,7*1025 kg, soit environ 16 fois la masse de la Terre. Ce qui équivaut à un mini trou noir. Mais cette masse est insuffisante pour provoquer naturellement un effondrement gravitationnel sur elle-même pour former un trou noir. La planète Jupiter par exemple, pèse 318 fois la masse de la Terre, mais n’est jamais devenue un trou noir : il faut vraiment beaucoup de matière pour provoquer une implosion gravitationnelle (au moins 3 fois la masse du soleil).

Ainsi, l’affirmation qui stipule qu’une pression de 1100 dB produit un trou noir qui détruit la galaxie, ce sont évidemment des conneries…

Arguments complémentaires :

  • La pression acoustique interne d’un trou noir est inversement proportionnelle à sa masse, en se basant sur le rayon de Schwarzschild définissant l’horizon des événements. Ce fait invalide définitivement l’hypothèse qu’une pression acoustique de 1100 dB provoque un trou noir.
  • L = 20 * log (G m² / (4*pi*(2 G m / c²)4 * 0.00002)), avec L = 1100 dB on trouve m = 7,4*1022 kg : concrètement, plus un trou noir est massif, moins la pression acoustique est grande. Ainsi, les plus gros décibels sont restreints aux mini trous noirs qui, relativement inoffensifs, voire qui n’existent pas, ne font pas des dégâts du même ordre que ceux des trous noirs supermassifs au centre des galaxies. En effet, pour que la pression soit supérieure ou égale à 1100 dB, la masse critique est forcément inférieure ou égale à 7,4*1022 kg. Cela exclut donc les masses supérieures à 7,4*1022 kg.
  • A partir du moment qu’un astre implose pour former un trou noir, cela n’a plus de sens de parler de pression interne, parce que cela devient invérifiable ni même quantifiable : on ne sait plus rien en-deça du rayon de Schwarzschild (mes calculs étant basés sur ce rayon critique, à défaut de mieux). Les seuls paramètres connaissables d’un trou noir sont son moment cinétique, sa charge électrique, et son entropie.
  • Le trou noir Sagittarius A*, au centre de notre galaxie, a une masse équivalente à 4 310 000 soleils, mais sa pression acoustique théorique n’est que de 937 dB.
  • Seules des masses importantes pourraient conduire à de fortes pressions. Mais en regard des technologies faites par l’homme, c’est rigoureusement impossible d’atteindre 1100 dB.
  • Lorsque l’on double la pression, on augmente le niveau de 6,0205999 dB. Calcul : L = 20 * log 2, avec log le logarithme décimal.
  • Il paraîtrait qu’une bombe atomique équivaut à 210 dB. Qu’est-ce que 1100 dB comparés aux 210 dB d’une arme nucléaire ? 1100 dB, ça équivaudrait à 3,16 fois 10 puissance 44 bombes atomiques, ce qui dépasse très largement les possibilités technologiques humaines. On ne peut PAS produire un son de 1100 décibels ! Vous pouvez, vous, récolter tous les atomes de l’univers observable pour en faire du plutonium fissile explosif ?
  • L’événement sonore le plus imposant relevé sur Terre (connu) est celui de l’explosion de la météorite de la Toungouska en Sibérie le 30 juin 1908, dont on estime que ça a été équivalent à un son estimé à 315 dB. Mais un son de 1100 dB, c’est équivalent à 1,8 fois 10 puissance 39 fois l’explosion de cette météorite, cela équivaut à se prendre l’implosion de l’univers en pleine figure…
  • Pour conclure : « Si vous arrivez à produire un son plus fort que 1100 dB, vous créerez un trou noir et détruirez la galaxie », ce sont des bêtises, des foutaises, des âneries… L’on devrait se demander qui a lancé une telle rumeur (c’est possible d’enquêter via Google). Après ma petite enquête, je découvre un tweet daté du 9 octobre 2014, en provenance du compte Twitter de @UberFacts, et qui dit « If you were to produce a sound louder than 1,100 dB, you would create a black hole and destroy the galaxy. ». Mais il est possible que cette affirmation provienne d’une page datée du 23 janvier 2014, ici : http://www.wallpaper4k.com/wallpaper/cars/wpchpcgk.html (il faut regarder plutôt le cache Google en version texte), et qui affirme en substance : « Black sheep. Ryan the typical black stereo type. Skinny black guy who enjoys thick white women.I swear I wear all black everyday. If you were to produce a sound louder than 1,100 dB, you would create a black hole and destroy the galaxy.Dressed in black from head to toe.Today show really beating a dead horse this morning with the standard hotel room black light bit.Black As the gentle night Black As the kind and quiet night. My gma said « black don’t crack » !!. Hard trying to wear all black when the blacks don’t match. if theres 2 things the cpd loathes its the Bean lovers and black ppl. Guess who can’t find her black leggings. ». Bref, il semble que ce soit une phrase extraite hors de son contexte, qui tire son origine d’une étrange littérature plutôt que d’une véritable astrophysique…
  • Et pour terminer, parlons d’énergie potentielle. Supposons que les scientifiques veuillent fabriquer un mini trou noir. Le plus léger pèse théoriquement la masse de Planck : 21,77 millionièmes de gramme. Il faut fournir théoriquement une énergie de 3 millions de joules pour que 21,77 µg d’hydrogène moléculaire soit comprimé afin de produire une sorte de mini étoile à neutrons (les électrons étant écrasés jusqu’aux noyaux atomiques, en vainquant les forces électrostatiques), si l’on excepte de calculer aussi les énergies d’ionisation. Mais si on veut que 21,77 µg d’hydrogène moléculaire produise un mini trou noir, il faudra fournir théoriquement une énergie de 9,3 fois 10 puissance 25 joules, ce qui équivaut à 25,8 milliards de milliards de kWh (soit l’équivalent de plusieurs milliards d’années de production électrique française via les centrales nucléaires actuelles). Il est donc rigoureusement impossible de produire même le plus léger mini trou noir sur Terre. Ainsi, vaincre la répulsion électrostatique, ce n’est pas un vain mot, c’est vraiment extrêmement difficile, et c’est pourquoi l’on ne croit pas au mythe de la fusion froide par électrolyse (c’est de la science-fiction, pas de la science). Non seulement 1100 dB est impossible à produire, mais 1100 dB ne produit pas de trou noir non plus, puisque fabriquer un trou noir tout court (quelque soit la méthode tentée) est impossible.

Le 15 juillet 2015, on m’a contacté sur Facebook (avant la mise à jour de mon article ici) pour savoir d’où provenaient mes calculs sur la masse du trou noir.

Je livre le duplicata de ma réponse ici :

Le calcul de la masse critique a été fait à partir du modèle de Schwarzschild : à défaut d’avoir le rayon réel (la singularité au sein du trou noir), je me suis basé sur le rayon de Schwarzschild au niveau duquel la vitesse de libération du trou noir atteint la vitesse de la lumière. Ensuite, sachant que 1100 dB correspond à une oscillation mécanique d’une certaine pression interne, la pression étant une force concentrée au centre du trou noir, j’ai ainsi estimé la masse qu’un trou noir devrait avoir pour que la pression interne soit suffisante pour produire un buit de 1100 dB localement, sachant que zéro dB correspond à une pression de 20 micropascals.

Un bruit est de X dB lorsque sa pression P (en pascals) par rapport au seuil absolu d’audibilité (0 dB, 20 µPa) correspond à l’égalité suivante : X = 20 log (P / 0,00002).

Cependant, il est physiquement impossible de vérifier ce qui se passe dans un trou noir : en-deçà du rayon de Schwarzschild, le mystère demeure. Il faut bien comprendre que mes calculs se basent sur une approximation (l’évaluation d’un ordre de grandeur) et non sur une stricte exactitude. Néanmoins, comme j’avais complété l’article concerné le 15 juin dernier, j’ai pu y ajouter des infos complémentaires. A savoir qu’il est impossible pour les humains de produire un son de 1100 dB. En effet, car il paraîtrait qu’une bombe atomique équivaut à 210 dB. Qu’est-ce que 1100 dB comparés aux 210 dB d’une arme nucléaire ? 1100 dB, ça équivaudrait à 3,16 fois 10 puissance 44 bombes atomiques, ce qui est très au-delà de nos possibilités technologique. Et même avec un accélérateur de particules comme le LHC, on ne pourra jamais produire une oscillation acoustique de 1100 dB, car techniquement il nous est impossible de créer un trou noir, même le mini trou noir le plus léger (selon mon estimation, il faudrait fournir une énergie de 25,8 milliards de milliards de kWh). Et si vous lisez l’article que j’avais remis à jour, vous comprendrez que l’expression « If you were to produce a sound louder than 1,100 dB, you would create a black hole and destroy the galaxy » (elle était en anglais à l’origine) a été extraite hors de son contexte à partir d’un texte qui n’a visiblement aucun rapport avec l’astrophysique. Le texte sur les 1100 dB ayant été repris par des internautes dans les forums et les réseaux sociaux (car ils auront trouvé ça inspirant), il apparaît évident que l’affirmation selon laquelle un son de 1100 dB qui engendrerait un trou noir n’est qu’une légende urbaine, un mythe, une affabulation sans fondement. Il serait intéressant d’estimer combien de décibels aurait les ondes sonores dans une étoile massive lors de son implosion en supernova. Le seul phénomène naturel (impossible à réaliser artificiellement) pouvant produire une résonnance acoustique de 1100 dB est l’effondrement d’une importante masse sur elle-même, c’était le but de mon article quand j’ai parlé de masse, mais le bruit de 1100 dB étant la conséquence et non la cause : mais même pour un trou noir c’est peu crédible d’atteindre 1100 dB, et en plus c’est observationnellement invérifiable.

Un critère très important à prendre en compte aussi : la théorie de la relativité. Comme le temps s’écoule de moins en moins vite pour un observateur tout près du trou noir par rapport à un observateur extérieur, en présence d’un fort champ gravitationnel, la propagation des ondes acoustiques dans la masse d’un trou noir pourrait être ralentie (peut-être comme l’effet Doppler qui décale les ondes électromagnétiques vers le rouge quand la lumière parvient à échapper au trou noir au-delà du rayon de Schwarzschild). La théorie d’Einstein renforce donc encore davantage l’idée que l’hypothèse des 1100 dB est saugrenue.

1100 dB correspond à une onde sonore dont la pression est de 2 fois 10 puissance 50 pascals, soit 2 fois 10 puissance 45 fois la pression atmosphérique terrestre (concrètement : 2 milliards de milliards de milliards de milliards de milliards de fois la pression atmosphérique terrestre, c’est absolument énorme…). Sachant que 100000 pascals est une pression équivalente à la pression atmosphérique terrestre.

 

 

© 2015 John Philip C. Manson

Faut-il avoir peur des trous noirs ?

L’attraction gravitationnelle exercée par la tour Eiffel sur moi-même à une distance de 70 km environ, est environ 300 000 fois plus grande que l’attraction gravitationnelle du trou noir le plus proche de moi-même, situé à 1500 années-lumière et portant le nom de V4641 Sgr.

Les trous noirs provoquent souvent des peurs irrationnelles. Pourtant, les trous noirs sont assez rares, et ils sont loin.

La culture scientifique est lacunaire en France, dont le domaine de l’astronomie, laquelle ne nécessite pourtant pas des notions avancées pour comprendre, apprendre et connaître les phénomènes naturels de façon rationnelle et objective. La base minimum en astronomie est juste de connaître les définitions élémentaires : ce qu’est une étoile, une planète, une comète, un trou noir. La peur naît de l’ignorance et de l’illusion de connaissance, il faut en finir avec les mythes sectaires d’apocalypse et de fin du monde.

 

 

© 2013 John Philip C. Manson

Une planète géante avalée en direct par un trou noir ?

On lit dans l’article en lien que des astronomes ont auraient observé un trou noir qui avale une planète géante.

L’examen de la vidéo montre que c’est une simulation, c’est-à-dire une sorte de dessin animé ou une «vue d’artiste» comme on en voit habituellement dans la presse de vulgarisation scientifique. Je trouve que les vues d’artiste sont des représentations vulgaires et biaisées de la réalité ; je préfère de loin les photographies ou les images du spectre infrarouge qui sont fidèles à la réalité (surtout quand il s’agit des images prises par le télescope spatial Hubble).

Le premier paragraphe de Maxisciences décrit le trou noir comme si c’était un volcan en réveil, c’est ce que cela suggère implicitement. La description ne correspond donc pas à l’astrophysique des trous noirs telle qu’on la connaît dans le cadre de la relativité générale. Un trou noir absorbe la matière à sa portée dès que ce trou noir s’est formé par effondrement gravitationnel sur lui-même, l’assimilation de matière par un trou noir est continuelle, elle n’a aucun phase de repos ni de réveil…

Dans le deuxième paragraphe, cela parle du satellite INTEGRAL. Celui-ci existe bien : c’est le «International Gamma Rays Astrophysics Laboratory», un satellite de 3 tonnes et demie. (http://fr.wikipedia.org/wiki/International_Gamma-Ray_Astrophysics_Laboratory). Il faut préciser que ce satellite ne permet pas des observations dans le spectre visible, il est un détecteur de rayons gamma et X.

Détection de planète avalée par un trou noir, ou alors il s’agit d’un autre événement ?

La chronique récente de l’astrophysique a évoqué l’hypothétique découverte de la matière noire sur la base de détection de positrons (anti-électrons = antimatière). Mais pas de planète géante a priori. L’instrument SPI du satellite  INTEGRAL a permis de réaliser une carte de la distribution des émissions de rayons gamma à 511 keV (kilo-électronvolts) qui sont produits lors de l’annihilation positron/électron. Les scientifiques ont ainsi pu déterminer qu’environ la moitié de l’antimatière produite dans la galaxie l’était par des trous noirs ou étoiles à neutrons arrachant de la matière à un compagnon de masse inférieure ou égale à celle du Soleil. Concernant la matière noire, toujours hypothétique, il faudra des preuves convaincantes. INTEGRAL, à ma connaissance, n’a pas détecté de planète géante. Et j’apprends aussi que la détection récente des positrons concerne le centre de notre propre Galaxie, donc pas NGC 4845. (http://smsc.cnes.fr/INTEGRAL/Fr/lien3_res.htm)

Marek Nikolajuk est authentiquement un physicien polonais. Via le site internet de l’ESA, j’en apprends davantage : la galaxie NGC 4845 (à 47 millions d’années-lumière de nous) a émis des rayonnements à haute énergie. C’est cet événement inhabituel qui suggère l’idée inadaptée d’un «réveil». Les astronomes affectés à l’étude ont conclu à un objet substellaire comme cause du rayonnement, un objet ayant 14 à 30 fois la masse de la planète Jupiter. Ils n’évoquent pas une planète géante, ils décrivent l’objet comme étant plutôt une naine brune (une étoile avortée car peu suffisamment massive). (http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Black_hole_wakes_up_and_has_a_light_snack?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+google%2FqkAO+%28Science%29) Mais l’hypothèse d’une super-Jupiter n’est pas écartée.
Il est question ici d’un trou noir galactique de 300 000 masses solaires. Le retard de 2 ou 3 mois entre la brillance et l’atténuation des rayons gamma, selon moi cela pourrait peut-être dû à l’objet orbital qui perd peu à peu sa grosse atmosphère dans le trou noir, ce dernier subirait alors une augmentation de son moment cinétique, et dont la conséquence est un éloignement progressif de l’objet en orbite, augmentant du coup peu à peu sa période orbitale.
En savoir plus avec le spectre visible ? Très peu envisageable, étant donné la distance (47 millions d’années-lumière). On sait que le télescope spatial Hubble a une résolution d’image de 0,1 seconde d’arc. Si Hubble observait la galaxie NGC 4845, un zoom sur une distance de 47 millions d’années-lumière permettrait de pouvoir pixeliser des objets dont l’envergure est supérieure ou égale à 22,8 années-lumière. Une naine brune a un diamètre de plusieurs milliers de km, c’est ponctuel par rapport au pixel critique de 22,8 années-lumière. Il est donc impossible d’observer directement (dans le spectre visible) l’image de l’objet substellaire qui orbiterait autour du trou noir.
Le rayon de Schwarzschild du trou noir de NGC 4845 est d’environ 890 000 km, très inférieur aux 22,8 années-lumière qui forment le côté d’un pixel d’une image que pourrait faire le télescope spatial Hubble.
En revanche, on peut mesurer les rayons gamma. L’énergie d’un seul rayon gamma ou X suffit, à elle seule, d’avoir une information sur un événement en astrophysique qui soit capable d’initier une énergie élevée. Les rayons gamma ne sont pas là pour structurer une image comme une photo d’un objet lointain. L’info essentielle ici c’est l’énergie du rayonnement électromagnétique et celle des positrons mesurés.
Remarque : l’ESA indique que le trou noir aurait une masse de 300 000 masses solaires, tandis que Maxisciences rapporte qu’il serait de 100 000 masses solaires. Il y a une erreur. Pourquoi les rédacteurs ne se relisent-ils pas ? Bon allez, je l’avoue : j’aurais adoré être journaliste scientifique, l’astronomie est un sujet que je connais par cœur depuis 1985, je maîtrise l’astronomie même mieux que mon métier de formation (la chimie). J’estime que la rigueur, la passion des sciences et le sens critique font partie du métier de journaliste scientifique, c’est indispensable. Le mieux serait que les scientifiques eux-mêmes communiquent sur leurs propres découvertes, sans faire relayer les informations par des intermédiaires… Mais les scientifiques sont déjà très occupés.
Tout cela me fait penser à un jeu amusant : le téléphone arabe. (http://fr.wikipedia.org/wiki/T%C3%A9l%C3%A9phone_arabe) Le jeu du téléphone arabe consiste à faire circuler rapidement de bouche à oreille à travers une file de joueurs, une phrase inventée par le premier d’entre eux puis récitée à voix haute par le dernier. L’intérêt du jeu est de comparer la version finale de la phrase à sa version initiale. En effet, avec les éventuelles erreurs d’articulation, de prononciation, les confusions entre des mots et des sons, la phrase finale peut être tout à fait différente de la phrase initiale. (« Nous sommes l’élite de la nation » pouvant devenir « Nous sommes l’hélice de la passion »). L’intérêt du jeu croît avec le nombre de joueurs et la complexité du message à échanger.
J’imagine une variante du téléphone arabe : le téléphone scientifique. Les règles sont les mêmes : on transmet la parole de bouche à oreille, mais en racontant à son voisin un résumé d’article scientifique, en prenant une source officielle (par exemple, l’ESA) comme texte d’origine. L’évolution de l’info retransmise d’une personne à l’autre est peu à peu dénaturée, le sens général du texte scientifique devient confus, évasif, abscons, simpliste, réducteur. Au pire, il devient bourré d’erreurs scientifiques. La perte de qualité de l’info dans le jeu du téléphone scientifique est proportionnelle à la complexité de la source d’origine et inversement proportionnelle au degré de connaissances scientifiques des participants du jeu.  Avec les médias modernes (notamment sur le web) qui s’improvisent dans le journalisme scientifique, la variante scientifique du téléphone arabe c’est ce qui se passe tous les jours. Sans recul critique, les lecteurs (et les rédacteurs aussi) peuvent ne pas déceler des erreurs, et considérer celles-ci comme étant des infos fiables… Pourtant, et j’ai des preuves dans mon blog, l’information est faillible : lire ceci https://jpcmanson.wordpress.com/2012/12/28/une-erreur-dans-un-livre-de-thermodynamique-pour-ingenieurs/ et cela https://jpcmanson.wordpress.com/2011/12/03/les-encyclopedies-sont-elles-sans-erreurs-et-infaillibles/ L’erreur est humaine, persévérer est diabolique.  🙂
L’information scientifique c’est faillible, c’est comme la viande de cheval dans les lasagnes de bœuf. C’est pour cela qu’il faut toujours faire des analyses.
cheval
© 2013 John Philip C. Manson

La vitesse de rotation d’un trou noir s’approche de celle de la lumière ?

Un trou noir a une vitesse de rotation qui s’approche de la célérité de la lumière dans le vide, oui, mais pas trop.

Pas trop ? Pourquoi ? Il y a en effet un détail à évoquer.

La vitesse de Kepler est la vitesse à laquelle la force centrifuge du corps en rotation devient plus grande que l’attraction gravitationnelle : lorsque la vitesse de Kepler est dépassée, l’astre en rotation explose. Je conjecture personnellement qu’un trou noir dont la vitesse de rotation est légèrement inférieure à la vitesse de Kepler a la forme d’un disque ou d’un anneau, et qui émet de la lumière au niveau de son équateur si la périphérie du disque ou de l’anneau est plus éloignée du centre du trou noir que le rayon de Schwarzschild, tandis que les pôles reste en-deçà du rayon de Schwarzschild. Je conjecture aussi des tourbillons (à l’image d’un pulsar) aux alentours des pôles ou les latitudes moyennes (accrétion de matière qui tombe dans le trou noir, tandis que la zone équatoriale répand de la matière dans l’espace).

Pour résumer, d’après mon calcul, la vitesse limite de Kepler est proportionnelle (et toujours inférieure) à la vitesse de libération de n’importe quel astre.

VKepler = Vlib / √2

Ainsi, pour un trou noir dont le rayon R est le rayon de Schwarzschild, sa vitesse de libération au niveau de celui-ci est égale à la célérité de la lumière dans le vide. Et ainsi, la vitesse de Kepler vaut 70,71% de celle de la lumière, soit 211 985 280 m/s. Donc au-dessus de cette vitesse de Kepler pour la vitesse de rotation, le trou noir exploserait. Or justement, des vitesses comprises entre 70,71% et ~100% de la vitesse de la lumière, c’est possible en physique : a priori, un trou noir en rotation extrême pourrait subir une explosion centrifuge. Ce genre de phénomène théorique pourrait être observable et mesurable, et ce serait vraiment très intéressant.

Autres références sur le trou noir :

http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/y-a-t-il-un-trou-noir-supermassif-de-kerr-extreme-dans-ngc-1365_44933/#xtor=EPR-17-[QUOTIDIENNE]-20130305-[ACTU-y_a-t-il_un_trou_noir_supermassif_de_kerr_extreme_dans_ngc_1365__]

http://www.gizmodo.fr/2013/02/28/trou-noir-vitesse-lumiere.html

Hélas je n’en sais toujours pas plus à propos de la vitesse de rotation du trou noir. Ce que je sais, c’est que cette vitesse de rotation a une limite qui est celle de l’explosion centrifuge. Pour un trou noir stable, cette vitesse de rotation ne peut pas excéder 70,71% de la vitesse de la lumière. Au-delà c’est l’explosion !

Rectification :

  • Mon hypothèse sur la vitesse de Kepler ne s’applique qu’à un trou noir dont la masse s’étend jusqu’au rayon de Schwarzschild, mais pas à un trou noir dont la masse est concentrée en un point ; l’horizon des événements est une frontière immatérielle qui se distingue de la masse du trou noir.
  • Mon argumentaire s’est basé sur l’équation de Schwarzschild, mais dans un cadre simplifié, à la limite de la physique classique. La théorie de la relativité est incontournable en astrophysique en ce qui concerne les trous noirs. Avec la relativité, les calculs sont plus compliqués, à travers la distorsion de l’espace-temps.
  • Les trous noirs marquent les limites de la physique. À l’intérieur de l’horizon d’un trou noir, tout devient inconnaissable et épistémologiquement irréfutable. Puis à l’instar d’un horizon immatériel, une ombre elle aussi est immatérielle et peut même dépasser la vitesse de la lumière, mais une ombre ne transmet pas d’information. Mon hypothèse de la vitesse de Kepler s’applique en effet à un trou noir selon lequel la matière très dense du trou noir se confond elle-même avec l’horizon des événements. Mais il semble que si l’on concentre ponctuellement la masse au centre (sans variation de masse), la vitesse de libération sur l’horizon reste la même, tandis que la vitesse de Kepler ne s’applique que pour la matière étendue jusqu’à un certain rayon qui peut être très en-deçà de l’horizon. Ainsi, plus la masse occupe un volume le plus petit possible, plus la vitesse de Kepler pour cette masse devient élevée, l’effondrement gravitationnel l’emporte sur l’explosion centrifuge qui, elle, devient a priori impossible pour une masse ponctuelle. Mais cela, comme la singularité des trous noirs, en physique, hélas, c’est invérifiable…
  • Il semble y avoir un paradoxe : j’admets que l’horizon des événements d’un trou noir est une frontière immatérielle qui ne coïncide pas avec le rayon matériel du trou noir, mais je me demande comment détermine t-on le moment d’inertie et le moment cinétique d’un trou noir si son rayon physique est indéterminé. Cela ne semble pas calculable, que l’on utilise correctement la théorie de la relativité ou que l’on utilise de la physique plus classique de façon simpliste. Que peuvent valoir scientifiquement des calculs quelconques si l’hypothèse de la singularité des trous noirs n’est pas empiriquement vérifiable ?

© 2013 John Philip C. Manson

Analyse critique d’un article sur un trou noir supermassif

Je cite le sous-titre : «Ce trou noir supermassif a littéralement engloutit une étoile. Un phénomène très rare observé en temps réel par des astronautes»

Puis ce passage : «Un phénomène rarissime observé, en direct, par des astronautes de l’université américaine Johns Hopkins : Ryan Chornock et Suvi Gezari.»

C’est une évidence flagrante, le journaliste confond le mot astronaute avec le mot astronome… Un astronome étudie l’astronomie au moyen d’un téléscope. Mais un astronaute est un homme envoyé dans l’espace à bord d’une fusée, soit en orbite autour de la Terre, soit en débarquant sur la lune…

Une erreur pareille montre que le journaliste n’est pas du tout spécialiste du sujet. La moindre des choses est de vérifier soigneusement la définition des mots utilisés au moyen d’un dictionnaire… Je comprends très bien que des lapsus puissent arriver par accident, mais écrire deux fois le même mot inexact, c’est méconnaître le sujet…

Je cite un autre passage de l’article : «Ces trous noirs supermassifs sont tapis dans l’Univers. Leur masse varie entre un million et un milliard de fois celle du Soleil.»

En réalité, il existe deux types de trous noirs :

  • les trous noirs stellaires qui résultent de l’effondrement gravitationnel d’une étoile plus massive que le soleil (entre 3 et 150 fois la masse du soleil).
  • les trous noirs galactiques qui sont la partie centrale de chaque galaxie où est réunie une masse qui pèse plusieurs millions de fois la masse du soleil, et cela est le cas du trou noir décrit dans l’article de mcetv.fr. Je présume même qu’il s’agit du trou noir du centre de notre propre galaxie.

Je cite un dernier passage de l’article : «Les trous noirs sont un peu comme les requins, on considère à tort que ce sont de perpétuelles machines à tuer. En réalité, ils restent calmes durant la majeure partie de leur vie. Mais occasionnellement, une étoile s’aventure trop près, et c’est là que la frénésie carnassière se déclenche»

C’est un description inhabituelle en astrophysique. Un trou noir, dans son stade d’existence en tant que trou noir, ne devient pas dangereux, il l’est dès le début. Et le danger n’apparaît que si des étoiles (ou d’autres corps célestes) s’approchent trop près du trou noir. Le seul critère d’attraction gravitationnelle du trou noir, c’est sa masse en premier lieu, mais surtout la faible distance entre le trou noir et l’objet attiré vers lui.

Ici on en apprend un peu plus : http://www.lexpress.fr/actualite/sciences/un-trou-noir-aspire-une-etoile_1110749.html  Ne pas se fier à l’image jointe, c’est une vue d’artiste ce n’est pas une photo. En bref, le trou noir a avalé une étoile qui s’est approché trop près, cela arriverait tous les 10000 ans. En effet, en général les étoiles sont distantes entre elles de quelques années-lumière, il est assez peu fréquent que les étoiles se rapprochent trop près les unes des autres.

On apprend finalement grâce à l’article de L’Express que le trou noir est le cœur d’une galaxie située à quelque 2,7 milliards d’années-lumière, c’est vraiment très loin, il ne s’agit pas du trou noir central de notre propre galaxie.

Le journal L’Express offre des données quantitatives assez satisfaisantes, je cite : «De son côté, « Sgr A* » (Sagittarius A étoile), le trou noir supermassif se trouvant au centre de notre galaxie, s’apprête à engloutir prochainement un gros nuage de gaz qui s’en approche. La vitesse de ce nuage a déjà quasiment doublé au cours des sept dernières années et atteint déjà 8 millions de km/h. »

Huit millions de km/h équivaut à un peu plus de 2200 km/s, c’est cohérent.

Je cite aussi ce dernier paragraphe de L’Express : «Durant l’été 2013, le nuage s’approchera à 40 milliards de km de « l’horizon des événements » du trou noir, limite à partir de laquelle ce qui s’y passe reste inaccessible, aucune matière ni lumière ne pouvant s’en échapper pour nous le dévoiler.  »

Cette description est conforme à ce que l’on appelle le rayon de Schwarzschild qui désigne le rayon du trou noir au niveau duquel la vitesse de libération est égale à la vitesse de la lumière dans le vide. D’ailleurs, en connaissant le rayon de Schwarzschild, on peut calculer la masse du trou noir :    m = Rc² / (2G) =   2,69×10⁴⁰ kg, c’est-à-dire 13,47 milliards de fois la masse du soleil.

L’article de nature.com est introuvable mais j’ai trouvé cette source universitaire : http://newsdesk.si.edu/releases/black-hole-caught-feeding-frenzy  On y apprend que les scientifiques de l’étude proviennent du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics et de la John Hopkins University à Baltimore. On y lit que le trou noir a environ 3 millions de fois la masse du soleil, ce qui implique un rayon de Schwarzschild beaucoup plus petit (8,9 millions de km) que celui mentionné par L’Express (40 milliards de km).

Pour Nature, j’ai toutefois aperçu cela : http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature11191.html#/author-information  Cela date bien du mercredi 4/05/2012 mais l’auteur est Giuseppe Lodato du Département de Physique de l’Université de Milan.

Le lendemain, je trouve cet article sur Futura-Sciences : http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/on-a-observe-lagonie-dune-etoile-devoree-par-un-trou-noir-supermassif_38532/#xtor=EPR-17-[QUOTIDIENNE]-20120505-[ACTU-on_a_observe_l_agonie_d_une_etoile_devoree_par_un_trou_noir_supermassif]

© 2012 John Philip C. Manson

Et si un mini-trou noir traversait la Terre ?

Je commente cet article :

Il n’est pas possible de produire de mini-trou noir avec le LHC du CERN, et même si cela était possible il y aurait aucun danger. Un trou noir, par définition, est une quantité de masse comprimée dans un volume minimaliste de façon à ce que la vitesse de libération au niveau de l’horizon du trou noir soit au moins égale à la célérité de la lumière dans le vide.

Le plus petit trou noir, selon les unités de Planck, a une masse de 2,21×10⁻⁸ kg et un rayon égal à la longueur de Planck (1,6×10⁻³⁵ m). Pour accélérer un proton dans le LHC du CERN et lui faire atteindre une vitesse critique pour provoquer la formation du plus léger des mini-trous noirs, il faut une énergie cinétique de l’ordre de 1,24×10¹⁸ GeV, soit 1,24×10¹⁵ TeV   et ce mini-trou noir se désintègre en un temps si court (10⁻⁴⁴ s) que le phénomène n’est même pas mesurable avec les instruments de mesure les plus avancés… En clair, pour créer le mini-trou noir le plus léger, il faut une quantité d’énergie environ au moins un million de milliard de fois celle du LHC du CERN. C’est donc impossible.

Ensuite, on sait aussi que les trous noirs se désintègrent aussi vite qu’ils sont légers. Les trous noirs galactiques, très massifs, ont donc la plus grande longévité. La longévité d’un trou noir en années, selon la thermodynamique, et selon le rayonnement de Hawking (hypothèse scientifique très crédible), est selon l’estimation suivante : t = (m/m0)³ × 10⁶⁶ où m est la masse du trou noir, et m0 est la masse du soleil. Ainsi, les mini-trous noirs les plus légers ont disparu complètement aux débuts de l’Univers, les mini-trous noirs les plus massifs auront duré plus longtemps et survécu à notre époque. S’il existe des mini-trous noirs, leur masse doit être au moins de 4,8×10¹¹ kg (soit 480 milliards de kg, ou 480 millions de tonnes) et leur taille est absolument minuscule : 7×10⁻¹⁶ m, c’est-à-dire au moins la taille d’un noyau atomique. Là encore, le CERN est incapable de produire ce type de mini-trou noir, étant donné l’énergie cinétique nécessaire pour la collision, surtout avec une masse pareille dans un accélérateur de particules…

Les mini-trous noirs éventuellement produits dans les accélérateurs de particule, selon la thermodynamique et la théorie de la relativité et la mécanique quantique qui sont mes sources, c’est de la science-fiction.

Néanmoins, l’hypothèse d’un mini-trou noir 100% naturel qui touche la Terre est recevable. Mais d’une part, tenter de donner une estimation de la probabilité de collision avec un mini-trou noir est irréaliste : on ne sait pas combien il y a de mini-trous noirs, on ne sait même pas s’ils existent, il est donc fort difficile d’établir des statistiques… Si un mini-trou noir touchait la Terre, il aurait à peu près la masse d’une montagne, il s’enfoncerait dans la Terre pour se stabiliser dans le noyau terrestre. Un tel mini-trou noir ayant la taille d’un noyau atomique aurait le même effet qu’un simple rayonnement, comme la radioactivité alpha ou beta. Des séismes ? Peut-être. Mais moi j’ai d’autres idées intéressantes : la matière est forcément accélérée autour d’un trou noir, il y a donc accrétion de matière et émission de rayons X et gamma mesurable avec des compteurs Geiger. Mais cela se produirait probablement trop vite pour avoir le temps de mesurer quoique ce soit. Je présume aussi que la matière accélérée autour d’un trou noir a une autre conséquence : des particules peuvent collisionner entre elles pour produire une modification de la composition isotopique de l’air et de la croûte terrestre très localement, par exemple. Mais je ne sais pas si les isotopes formés seront produits en quantité suffisante pour être détectés.

La dernière phrase de l’article de Futura-Sciences évoque le fatidique 21 décembre 2012. Cette référence inepte n’était absolument pas nécessaire dans un article de vulgarisation scientifique, les doctrines sectaires du New Age ou autres n’ont rien à y faire.

© 2012 John Philip C. Manson