Astronomie

Pourrait-on vérifier la structure d'un trou noir en observant un objet en orbite ?

Pourrait-on vérifier la structure d'un trou noir en observant un objet en orbite ?

Peut-on déterminer la structure physique d'un trou noir en observant son effet gravitationnel sur les objets en orbite ? Il y a trois possibilités que je vois, et j'aimerais tester:

  1. Singularité au centre - La vision traditionnelle selon laquelle il existe une singularité au centre (par exemple, toute la masse est concentrée au centre).

  2. Une structure où le trou noir est rempli de matière à l'intérieur de l'horizon des événements - Ma proposition, en raison de la dilatation gravitationnelle du temps ralentissant / arrêtant le temps (par exemple, une singularité ne se formera pas avant qu'un temps infini ne se soit écoulé). Si la réponse à ma question sur ce sujet ici est correcte, nous devrions observer la possibilité 2 ou 3 : La matière s'accumule-t-elle juste en dehors de l'horizon des événements d'un trou noir ?

  3. Une coquille creuse, avec de la matière uniquement sur / près du bord extérieur de l'horizon des événements - Ma proposition, combinée au comportement de "bulle de vapeur", comme indiqué dans certaines des réponses à la question liée.

Ces trois possibilités différeraient-elles gravitationnellement de manières qui pourraient être observées (par exemple en observant des étoiles en orbite), ou seraient-elles identiques de l'extérieur ? S'ils produisaient des résultats différents, j'aimerais voir quel résultat nous observons réellement ! Nous avons observé des étoiles en orbite autour du trou noir super massif au centre de la galaxie. http://scitechdaily.com/astronomers-discover-star-orbiting-the-black-hole-at-center-of-the-milky-way/


Les commentaires de @userLTK et @Lacklub sont corrects.

Supposons qu'il existe un objet de rayon $R$ et de masse $M$, d'un point de vue newtonien, si vous êtes à un autre rayon $r$, tel que $r > R$, alors il n'y a pas de différence dans la gravité expérience de terrain par un objet à $r$ si la masse s'étend sur une coque de rayon $R$ ou si elle est concentrée n'importe où entre $r=0$ et $r=R$. GR ne fait pas grand-chose pour changer cela, et en fait si $r >>R$, alors le résultat est bien sûr exactement le même.

Passons maintenant aux trous noirs, tous tirés de Wiki https://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole

Propriétés physiques "Les trous noirs statiques les plus simples ont une masse mais ni charge électrique ni moment angulaire… Cela signifie qu'il n'y a pas de différence observable entre le champ gravitationnel d'un tel trou noir et celui de tout autre objet sphérique de même masse."

Donc, fondamentalement, si vous êtes en dehors de l'horizon des événements (pas que vous sachiez où il se trouvait), votre expérience avec le trou noir est la même qu'avec une planète ou une étoile de cette masse.

Encore une fois du même article wiki :

Singularité « Au centre d'un trou noir, tel que décrit par la relativité générale, se trouve une singularité gravitationnelle, une région où la courbure de l'espace-temps devient infinie… On peut également montrer que la région singulière contient toute la masse de la solution du trou noir ».

Les références "il peut être montré" page 204 de Carroll, Sean M. (2004). Espace-temps et géométrie. Je n'ai pas mon exemplaire avec moi en ce moment donc je ne peux pas le chercher, mais je dirais que je me souviens avoir lu à Carroll à l'époque.

Enfin, permettez-moi d'ajouter qu'une fois que quelque chose passe dans l'horizon des événements d'un trou noir, il n'y a pas de retour possible. Nous devons donc vraiment nous demander comment des informations sur les « trucs » à l'intérieur de l'horizon des événements pourraient nous parvenir ? J'aime votre idée d'obtenir des preuves indirectes et peut-être que les ondes gravitationnelles éclaireront ce sujet, mais je suppose qu'il n'existe aucun moyen connu d'accéder directement à quoi que ce soit au-delà de l'horizon des événements.


Comment une civilisation avancée pourrait exploiter un trou noir pour une énergie presque illimitée

Nous connaissons les trous noirs comme de puissantes singularités, des régions de l'espace-temps où la gravité est si écrasante que rien, pas même la lumière elle-même, ne peut s'en échapper.

Il y a environ 50 ans, le physicien britannique Roger Penrose a proposé que les trous noirs puissent être une source d'énergie. Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université de Glasgow en Écosse ont démontré que cela était peut-être possible.

Marion Cromb est l'auteur principal de cette nouvelle étude. Ils sont doctorants à l'école de physique et d'astronomie de l'Université de Glasgow. L'article s'intitule "Amplification des ondes d'un corps en rotation". Il est publié dans la revue Nature Physics.

"Nous sommes ravis d'avoir pu vérifier expérimentalement une physique extrêmement étrange un demi-siècle après que la théorie a été proposée pour la première fois."

Professeur Daniele Faccio, co-auteur, Université de Glasgow

Les personnes intéressées par l'espace et la science savent que les trous noirs ont une singularité au centre même et un horizon des événements, la limite sur laquelle rien ne peut revenir une fois qu'il est passé. Mais les trous noirs ont d'autres éléments dans leur structure complexe. Cette nouvelle recherche tourne autour de l'ergosphère du trou noir.

L'ergosphère est la région externe de l'horizon des événements. En 1969, Penrose a théorisé que si vous abaissiez un objet dans l'ergosphère, il pourrait générer de l'énergie.

Dans l'ergosphère, il est impossible pour un objet de rester immobile, en raison du glissement du cadre. La relativité générale prédit qu'une masse en rotation, comme le trou noir, entraînera avec elle l'espace-temps adjacent. Ainsi, tout objet placé dans l'ergosphère commencera à bouger, et il n'y a aucun moyen de l'arrêter.

L'ergosphère est une région en dehors de l'horizon des événements, où les objets ne peuvent pas rester stationnaires. Crédit d'image: Par Yukterez (Simon Tyran, Vienne) – Travail personnel, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=50352912

Penrose a déclaré que si un objet était lâché dans l'ergosphère, il gagnerait de l'énergie négative. Si un objet était déposé puis divisé en deux, une moitié serait engloutie par le trou noir et l'autre ne le serait pas. Si cette moitié était récupérée de l'ergosphère, l'action de recul signifie que la moitié récupérée perdrait de l'énergie négative. Étant donné qu'un moins d'un moins fait un plus, cet objet gagnerait de l'énergie grâce à la rotation du trou noir.

De toute évidence, ce n'est pas quelque chose que la civilisation humaine tentera de sitôt. Penrose a dit que seule une civilisation très avancée s'approcherait même de quelque chose comme ça. Et même alors…

Mais après que Penrose ait lancé l'idée, un autre physicien y a réfléchi un peu plus. Yakov Zel'dovich a proposé que l'idée puisse être testée en envoyant des ondes lumineuses tordues vers la surface d'un cylindre métallique en rotation. Si elles sont envoyées à la bonne vitesse, ces ondes rebondiraient sur le cylindre après avoir acquis de l'énergie supplémentaire grâce à la rotation du cylindre. Tout cela est dû à une étrange propriété de l'effet Doppler.

Une illustration d'artiste d'une étoile déchirée par un trou noir. Jusqu'à présent, il n'y avait aucun moyen de prouver que Penrose et Zel’dovich avaient raison à propos de l'énergie des trous noirs. Crédit : Mark Garlick

Lorsque les gens parlent de l'effet Doppler, ils font généralement référence à l'effet Doppler linéaire. L'exemple souvent utilisé est une sirène d'ambulance. Lorsqu'une ambulance s'approche de l'auditeur, les ondes sonores sont compressées à une fréquence plus élevée devant l'ambulance, et l'auditeur entend cela comme une augmentation de la hauteur tonale. Inversement, une fois que l'ambulance a dépassé l'auditeur, les ondes sonores ne sont plus comprimées par le mouvement vers l'avant de l'ambulance et l'auditeur entend la fréquence abaissée comme une tonalité plus basse.

Mais cette idée implique l'effet Doppler rotationnel.

“Ce que nous avons entendu lors de notre expérience était extraordinaire.”

Marion Cromb, auteur principal, Université de Glasgow

L'auteur principal Cromb le décrit ainsi dans un communiqué de presse : « L'effet Doppler rotationnel est similaire, mais l'effet est confiné à un espace circulaire. Les ondes sonores tordues changent de hauteur lorsqu'elles sont mesurées du point de vue de la surface en rotation. Si la surface tourne assez vite, la fréquence du son peut faire quelque chose de très étrange - elle peut passer d'une fréquence positive à une fréquence négative et, ce faisant, voler de l'énergie à la rotation de la surface.”

Cette figure de l'étude illustre la façon dont le son des haut-parleurs subit une torsion avant d'être envoyé dans le disque rotatif, avec des microphones étiquetés « 8220M ». Les quatre images en médaillon montrent différentes configurations utilisées dans l'expérience : médaillon gauche, le disque de support avec microphones et absorbeur sont en co-rotation au milieu de l'encart gauche, l'absorbeur est détaché et reste statique, tandis que les microphones tournent au milieu de l'encart droit, l'absorbeur est placé dans devant un seul des deux microphones en médaillon droit, l'absorbeur est complètement retiré, et les microphones tournent. Crédit d'image: Cromb et al, 2020.

En tout cas, l'idée de Zel’dovich’s n'a jamais été testée. Le problème est que le cylindre devrait tourner à une vitesse inatteignable de milliards de fois par seconde, car la lumière elle-même voyage si vite. C'est bien hors de portée de notre technologie.

L'équipe de l'Université de Glasgow a trouvé un moyen de tester cela. Ils ont estimé que le tout pouvait être testé avec des ondes sonores, qui se déplacent beaucoup plus lentement que la lumière. Cela signifie que le cylindre n'aurait besoin de tourner qu'à une vitesse beaucoup plus lente et réalisable également.

Dans leur étude, les auteurs ont écrit : « Bien que l'amplification des ondes due à un absorbeur rotatif soit très difficile à vérifier avec des ondes optiques ou électromagnétiques, des mesures directes de celle-ci sont possibles à l'aide d'ondes acoustiques.

Dans leur laboratoire, l'équipe a construit un anneau de haut-parleurs qui pourrait créer une torsion dans les ondes sonores, similaire à la torsion requise dans la lumière dans la proposition de Zel’dovich’s.

L'appareil dans le laboratoire de l'équipe. Crédit d'image : Cromb/Université de Glasgow.

L'appareil commence par un anneau de haut-parleurs pour produire les ondes sonores tordues. Ces ondes sont dirigées vers un disque en mousse rotatif qui absorbe le son. Derrière le disque en mousse se trouve un microphone pour mesurer le son. Lorsque l'expérience démarre, la vitesse de rotation du disque de mousse augmente.

L'équipe recherchait un changement distinct dans la fréquence et l'amplitude du son lorsque les ondes sonores traversaient le disque en mousse. Au début, à mesure que la vitesse du disque rotatif augmentait, la hauteur du son devenait si faible qu'elle était inaudible pour les oreilles humaines. Puis la hauteur, ou la fréquence, a de nouveau augmenté. Il a de nouveau atteint sa hauteur d'origine, mais cette fois l'amplitude, ou le volume, a été augmenté à 30 % plus fort que l'original. Les ondes sonores avaient acquis de l'énergie à partir du disque en rotation.

Cette figure de l'étude montre l'augmentation d'amplitude créée par un disque en rotation, par rapport à un disque statique. Crédit d'image: Cromb et al, 2020.

"Ce que nous avons entendu au cours de notre expérience était extraordinaire", a déclaré Cromb. “Ce qui se passe, c'est que la fréquence des ondes sonores est décalée par effet Doppler à zéro à mesure que la vitesse de rotation augmente. Lorsque le son repart, c'est parce que les ondes sont passées d'une fréquence positive à une fréquence négative. Ces ondes à fréquence négative sont capables de prendre une partie de l'énergie du disque de mousse en rotation, devenant plus fort dans le processus - tout comme Zel'dovich l'a proposé en 1971.”

Cela nous montre simplement que certaines idées peuvent sembler farfelues et invérifiables à un moment donné. Mais au fil du temps, ils peuvent être testés. Tout comme la relativité, par exemple, et la courbure de la lumière par lentille gravitationnelle.

Le professeur Daniele Faccio est co-auteur de l'article et est également de l'École de physique et d'astronomie de l'Université de Glasgow. Dans le communiqué de presse, Faccio a déclaré : « Nous sommes ravis d'avoir pu vérifier expérimentalement une physique extrêmement étrange un demi-siècle après que la théorie a été proposée pour la première fois. Il est étrange de penser que nous avons pu confirmer une théorie vieille d'un demi-siècle aux origines cosmiques ici dans notre laboratoire de l'ouest de l'Écosse, mais nous pensons que cela ouvrira de nombreuses nouvelles voies d'exploration scientifique. Nous sommes impatients de voir comment nous pouvons étudier l'effet sur différentes sources telles que les ondes électromagnétiques dans un proche avenir.”


Comment étudier les trous noirs si tout ce qui s'en approche, même les photons, est aspiré et écrasé ? Quelles méthodes sont utilisées pour vérifier que ce que nous regardons est un trou noir ?

Quelqu'un offrira une réponse un million de fois meilleure, et donc cela peut être vain, mais la plupart des observations dans l'espace se produisent en voyant comment l'élément observé est en relation avec d'autres choses. Des choses comme les trous noirs et la matière noire peuvent ne pas être directement observables, mais leur effet sur leur environnement est un phénomène très observable.

Vous devriez consulter Event Horizon Telescope, un projet visant à utiliser un radiotélescope (efficacement) de la taille de la Terre (une technique appelée Very Long Baseline Interferometry) pour imager Sagitarius A* (le trou noir supermassif au centre de la Galaxie) . Ils obtiennent des résultats étonnants où ils peuvent montrer que leurs mesures sont cohérentes avec la forme de croissant que nous attendons en raison du glissement du cadre. Ils promettent d'avoir des images réelles (et même des films !) bientôt. À l'avenir, cela poussera notre compréhension des trous noirs et de la relativité générale.

Comme vous l'avez dit, les trous noirs sont noirs. Ils peuvent toujours être détectés, cependant.

Un - ce sont des objets massifs et exercent une force gravitationnelle. Lorsque vous voyez un objet, comme une étoile à neutrons, en orbite rien du tout, vous avez un trou noir. Un bon exemple de ceci est la source radio Sagittarius A* au centre de notre galaxie. Cette chose a tout un essaim d'étoiles en orbite, et les orbites nous permettent de calculer la masse de l'objet central. Il est estimé à environ 4 millions de masses solaires - étant donné qu'il ne peut pas être vu, il s'agit presque d'un trou noir.

L'autre méthode, je ne sais pas si cela a encore été fait dans la pratique, serait la lentille gravitationnelle. Les objets massifs comme les trous noirs courbent la lumière qui s'approche d'eux (car ils déforment l'espace-temps qui les entoure). Ce serait comme glisser une lentille à travers les étoiles.

Oh j'ai oublié. Des trous noirs ont été observés avec des ondes gravitationnelles dans l'observatoire LiGo. C'est la façon la plus récente et la plus cool d'étudier ces choses (avec les fusions d'étoiles à neutrons).

Le plus courant était de détecter un trou noir en observant la lumière provenant de la galaxie qui se trouve loin derrière le trou noir. Une partie des photons provenant de la galaxie orbite (loin de l'horizon des événements) autour du trou noir et s'échappe vers la direction de l'observateur.

Une autre façon consiste à observer le champ gravitationnel car il y aura une énorme dépression dans le tissu de l'espace-temps, ce qui entraînera des objets en orbite autour du trou noir. On peut donc observer que ces objets tournent autour de rien (car on ne voit pas les trous noirs).

C'est en fait basé sur des mathématiques assez rudimentaires. Masse = trucs. Plus de choses dans des espaces plus petits ont plus de gravité. mais certaines attractions gravitationnelles des "objets"s sélectionnés n'ont aucune substance visible. Alors qu'est-ce qui donne ? Quelque chose comme l'affaissement A * est de 4 millions de masses solaires basées sur les trajectoires des orbites et d'autres propriétés, mais ce n'est pas une énorme boule de masse folle que nous voyons dans un télescope. En fait, ce n'est apparemment rien du tout.

Il s'avère que lorsque vous accumulez de la masse et que vous poussez la gravité plus loin, cela change la nature de la matière. L'exemple étant les étoiles à neutrons - des objets suffisamment massifs et compacts pour faire "tomber" les électrons dans les protons qui fusionnent pour former des neutrons créant une boule de neutrons.

Les trous noirs sont apparemment ce qui se passe lorsque vous avez une gravité telle que vous dépassez la capacité des neutrons à rester dispersés. Cette masse dans un si petit volume crée une poche d'espace qui est coupée du reste de l'univers et les événements dans cette poche n'ont aucun lien de causalité avec notre univers. D'où le titre "horizon des événements".


Paire d'étoiles trou noir en orbite à une vitesse vertigineuse (avec vidéo)

(Phys.org) — Le télescope spatial XMM-Newton de l'ESA a permis d'identifier une étoile et un trou noir qui orbitent l'un autour de l'autre au rythme vertigineux d'une fois toutes les 2,4 heures, battant le précédent record de près d'une heure.

Le trou noir de cet appariement compact, connu sous le nom de MAXI J1659-152, est au moins trois fois plus massif que le Soleil, tandis que son étoile naine rouge n'a une masse que 20 % de celle du Soleil. La paire est séparée d'environ un million de kilomètres.

Le duo a été découvert le 25 septembre 2010 par le télescope spatial Swift de la NASA et était initialement considéré comme un sursaut gamma. Plus tard dans la journée, le télescope japonais MAXI de la Station spatiale internationale a trouvé une source lumineuse de rayons X au même endroit.

MAXI J1659-152 est un système binaire en rotation rapide comprenant un trou noir plus de trois fois plus massif que le Soleil et une étoile compagne naine rouge seulement 20 % de la masse du Soleil. La paire n'est séparée que de 1,3 rayon solaire, soit un peu moins d'un million de kilomètres. Grâce à une campagne d'observation de 14,5 heures menée par le XMM-Newton de l'ESA, les scientifiques ont pu mesurer une période orbitale record de seulement 2,4 heures - le système binaire le plus rapide avec un trou noir. Le trou noir orbite autour du centre de masse commun du système à 150 000 km/h, tandis que le compagnon voyage à deux millions de kilomètres par heure, ce qui en fait l'étoile la plus rapide jamais vue dans un système binaire. Le centre de masse est si proche du trou noir en raison de sa vaste masse qu'il semble ne pas être en orbite. Dans cette animation, l'accent est mis sur les creux d'absorption périodiques détectés par XMM-Newton lorsque le flux de matière provenant du compagnon impacte le disque d'accrétion du trou noir. Le système a été découvert pour la première fois le 25 septembre 2010 par le télescope spatial Swift de la NASA, avec des observations de suivi par l'instrument japonais MAXI sur la Station spatiale internationale, le Rossi X-ray Timing Explorer de la NASA, le XMM-Newton de l'ESA et le Very Large au sol de l'ESO Télescope. Crédit : ESA

D'autres observations de télescopes terrestres et spatiaux, y compris XMM-Newton, ont révélé que les rayons X proviennent d'un trou noir se nourrissant de matériaux arrachés à un minuscule compagnon.

Plusieurs baisses régulièrement espacées de l'émission ont été observées lors d'une observation ininterrompue de 14,5 heures avec XMM-Newton, causée par le bord inégal du disque d'accrétion du trou noir obscurcissant brièvement les rayons X lorsque le système tourne, son disque presque sur la tranche le long La ligne de mire de XMM-Newton.

À partir de ces creux, une période orbitale de seulement 2,4 heures a été mesurée, établissant un nouveau record pour les systèmes binaires à rayons X des trous noirs. Le précédent détenteur du record, Swift J1753.5-0127, a une période de 3,2 heures.

Le trou noir et l'étoile orbitent autour de leur centre de masse commun. Parce que l'étoile est l'objet le plus léger, elle se trouve plus loin de ce point et doit voyager autour de sa plus grande orbite à une vitesse vertigineuse de deux millions de kilomètres par heure - c'est l'étoile se déplaçant le plus rapidement jamais vue dans un système binaire à rayons X. En revanche, le trou noir orbite à « seulement » 150 000 km/h.

"L'étoile compagnon tourne autour du centre de masse commun à une vitesse vertigineuse, presque 20 fois plus vite que la Terre tourne autour du Soleil. Vous n'aimeriez vraiment pas être sur un tel manège dans cette foire galactique!" déclare l'auteur principal Erik Kuulkers du Centre européen d'astronomie spatiale de l'ESA en Espagne.

Son équipe a également vu qu'ils se trouvaient bien au-dessus du plan galactique, hors du disque principal de notre galaxie spirale, une caractéristique inhabituelle partagée uniquement par deux autres systèmes binaires de trous noirs, dont Swift J1753.5-0127.

"Ces emplacements à haute latitude galactique et ces courtes périodes orbitales sont les signatures d'une nouvelle classe potentielle de système binaire, des objets qui pourraient avoir été expulsés du plan galactique lors de la formation explosive du trou noir lui-même", explique le Dr Kuulkers.

De retour à MAXI J1659−152, la réponse rapide de XMM-Newton était essentielle pour pouvoir mesurer la période orbitale remarquablement courte du système.

« Les observations ont commencé à l'heure du thé, cinq heures seulement après que nous ayons reçu la demande de commencer à prendre des mesures, et se sont poursuivies jusqu'au petit-déjeuner du lendemain. Sans cette réponse rapide, il n'aurait pas été possible de découvrir la rotation la plus rapide jamais connue pour tout système binaire avec un trou noir », ajoute Norbert Schartel, scientifique du projet XMM-Newton de l'ESA.


Des professeurs de physique parlent de la récente percée du trou noir

Les trous noirs peuvent être identifiés en regardant les corps, tels que le gaz ou les étoiles, en orbite autour d'eux.

La semaine dernière, des preuves d'un nouveau trou noir de masse intermédiaire ont été découvertes dans la Voie lactée.

Si les preuves indiquent qu'il s'agit d'un trou noir de masse intermédiaire, cela pourrait servir de fenêtre importante sur la façon dont les trous noirs supermassifs se forment et comment ils deviennent si gros.

Stefan Ballmer, professeur agrégé de physique à l'Université de Syracuse, et Duncan Brown, professeur de physique à SU expliquent pourquoi cette découverte était si importante et ce qu'elle signifie pour la future recherche spatiale.

L'Orange du Quotidien : Pour commencer, que sont les trous noirs et comment se forment-ils ?

Stefan Ballmer : On sait que de petits trous noirs se forment à la fin des évolutions stellaires. Si une étoile lourde brûle son combustible nucléaire, il ne reste pratiquement plus rien pour soutenir la structure de l'étoile et elle s'effondre simplement dans un trou noir. La question devient comment former des trous noirs plus lourds ?

Un indice alléchant à cette histoire vient de la découverte probable. Nous avons observé que les trous noirs de plusieurs masses solaires peuvent en fait fusionner et former des trous noirs plus lourds, et c'est donc une voie possible. En fait, nous savons depuis un certain temps qu'au centre de chaque galaxie se trouve un trou noir supermassif. La masse de ce trou noir semble suivre le nombre d'étoiles de la galaxie, la taille de la galaxie essentiellement.

Personne ne sait vraiment comment ils se forment, c'est donc un indice fort qu'il pourrait y avoir une sorte de cycle de fusion petit à grand - que les petits trous noirs se forment d'abord, puis les trous noirs intermédiaires, puis comme les galaxies de toutes ces petites galaxies l'entourent, que ils finissent par fusionner et former un plus grand trou noir au centre.

S'il s'agit vraiment d'un chaînon manquant, le moyen de le prouver est de rechercher des ondes gravitationnelles, qui sont la seule chose que ces choses envoient lorsqu'elles commencent à former des trous noirs de plus en plus lourds.

Le fait.: Pourquoi cette découverte récente particulière a-t-elle été considérée comme si importante pour la recherche spatiale ?

Duncan Brown : C'est la première observation d'un trou noir qui vit dans ce soi-disant régime de masse intermédiaire. Vous pouvez déduire l'existence d'un trou noir en observant le comportement des objets qui se déplacent autour de lui.

Dans la dernière observation, ce qu'ils ont vu est un nuage de gaz se déplaçant d'une manière qui suggère qu'il y a un trou noir de 100 000 masses solaires dans ce nuage de gaz. C'est certainement la preuve la plus solide que nous ayons à ce jour, mais ce n'est pas la même chose que de voir deux trous noirs entrer en collision et les ondes gravitationnelles qu'ils émettent.

S.B. : Les gens ont spéculé sur l'existence de ces trous noirs intermédiaires et jusqu'à présent, seuls quelques-uns d'entre eux étaient connus. Le fait que nous puissions maintenant les localiser dans notre Voie Lactée est important.

Le fait.: Quel équipement est utilisé pour trouver ces trous noirs et comment sont-ils identifiés ?

S.B. : Avec un trou noir, vous pouvez en quelque sorte déduire son attraction gravitationnelle en observant le gaz ou les étoiles qui l'orbitent. Si vous concluez qu'il doit y avoir une certaine masse parce que vous voyez quelque chose en orbite autour de cette zone, et que vous pouvez observer ce gaz se déplacer relativement près, vous pouvez estimer la taille de cette zone de masse lourde.

Une fois que vous vous êtes convaincu qu'il y a beaucoup de masse dans une zone minuscule, c'est en quelque sorte le pistolet fumant qu'il y a un trou noir, si vous le faites avec l'astronomie optique. Les ondes gravitationnelles ont une caractéristique unique en ce sens que vous ne pouvez observer que les fusions de deux trous noirs, mais vous voyez le signal lorsqu'ils se percutent littéralement, il n'y a donc aucun doute sur ce que vous observez.

Le fait.: Que signifie cette découverte pour la future recherche spatiale ?

S.B. : Le LISA (Laser Interferometer Space Antenna, un détecteur d'ondes gravitationnelles composé de trois engins spatiaux distincts qui opèrent chacun à des millions de kilomètres les uns des autres), qui est censé voler dans environ 10 ans, sera sensible à tout ce qui impliquerait la fusion de trous noirs intermédiaires . S'il s'agit vraiment d'un chaînon manquant, nous saurons avec certitude quand LISA volera.

Le fait.: Quelles sont les chances qu'un trou noir se produise suffisamment près de notre système solaire pour en voir les effets ?

D.B. : Les chances qu'il y ait un trou noir suffisamment proche de notre système solaire pour provoquer un effet que nous remarquerions dans notre vie quotidienne sont extrêmement faibles. Il y a beaucoup d'espace vide entre notre système solaire et les objets de la Voie lactée.

Et une idée fausse populaire au sujet des trous noirs est qu'ils y aspirent des choses. Ce sont essentiellement des manifestations de la gravité pure. Un trou noir a fondamentalement le même effet qu'un objet réel de même masse. Vous pouvez tomber dans un trou noir comme vous pouvez tomber à la surface de la terre, mais vous ne pouvez pas y être aspiré.

Même s'il y avait un trou noir de 10 masses solaires juste à l'extérieur de notre système solaire, vous le percevrez parce que cela changerait les orbites des planètes parce qu'il y aurait cet autre objet massif, mais nous ne serions pas aspirés dans le trou noir ou n'importe quoi.


Pourrait-on vérifier la structure d'un trou noir en observant un objet en orbite ? - Astronomie

« Les modes astronomiques ont toujours impliqué des miracles dans une certaine mesure, et leur discussion dans les soi-disant ateliers et dans les flux d'articles qui se déversent dans les journaux ont des affinités avec les incantations des sorcières de Macbeth sur la foutue lande. »
—Fred Hoyle, La maison est l'endroit où le vent souffle.

La soi-disant «reine» des sciences, la cosmologie, est fondée sur le mythe selon lequel la force la plus faible de l'univers – la gravité – est responsable de la formation et du façonnage des galaxies, des étoiles et des planètes. Mais même si cela était vrai, la gravité reste inexpliquée. Comment ça marche est un mystère.

Newton nous a donné une description mathématique de ce que fait la gravité. Einstein a invoqué une géométrie irréelle pour faire la même chose. Newton avait le sens de « ne formuler aucune hypothèse » sur le fonctionnement de la gravité. Einstein a rendu impossible la relation de cause à effet, ce qui signifie que la théorie de la relativité générale n'est pas la physique ! Comment, précisément, la matière déforme-t-elle l'espace vide ? La langue n'a pas de sens. Mais cela n'a pas empêché les scientifiques de déclarer une loi de la gravitation avec une constante physique "universelle" - "G".

Depuis de nombreuses années, les astronomes rapportent que des trous noirs supermassifs – plusieurs millions de fois la masse du Soleil – existent dans presque toutes les galaxies.

Cette image, prise par le Very Large Array de télescopes terrestres à des longueurs d'onde radio, montre une source lumineuse au centre de la Voie lactée qui entourerait un trou noir. Des observations d'étoiles en orbite autour du Centre Galactique, il est conclu qu'il existe en effet un trou noir supermassif dans cette région, environ 4 000 000 fois la masse du Soleil. La structure connue sous le nom d'arc radio du centre galactique (en haut à gauche) est décrite comme « du plasma chaud circulant le long des lignes de champ magnétique ».

Les disciples irréfléchis d'Einstein ont façonné Dieu à leur image en tant que mathématicien, mais « Il » est beaucoup plus intelligent et évite les hurleurs de lycée comme le « trou noir » gravitationnel. Oui, un «trou noir» théorique existe – et il aspire le cœur même de l'astronomie et de l'astrophysique. L'astronome Halton Arp a articulé le hurlement mathématique de la division par zéro pour donner une concentration de masse presque infinie dans un trou noir hypothétique :

« Puisque la force de gravité varie comme le carré de la distance inverse entre les objets, pourquoi ne pas faire l'extrapolation ultime et laisser la distance aller à zéro ? Vous obtenez BEAUCOUP de densité. Peut-être que ça fait BOUM ! Mais attendez une minute, peut-être qu'il va dans le sens inverse et va MOOB ! Peu importe. La plupart des astronomes ont de toute façon décidé que c'était la seule source qui pouvait expliquer les jets et les explosions observés dans les galaxies.

Précisément! Et lorsque la force gravitationnelle est aussi proche de zéro que cela n'a pas d'importance, par rapport à la force électrique, vous devez faire très attention (comme tout lycéen le sait) à ne pas diviser par zéro, sinon vous introduisez des infinis. Qu'est-ce que cela signifie pour le rayon d'un objet physique de tendre vers zéro ?

Face à des données discordantes, un scientifique est tenu de vérifier les travaux originaux et les hypothèses qui conduisent à la théorie testée. Mais il y a très peu de ces scientifiques à notre époque moderne. Comme l'a dit Sir Fred Hoyle, aujourd'hui, la pression s'exerce sur « faites ce que les gourous du vieillissement leur disent de faire, ce qui n'est rien » et construire simplement sur le consensus que ces gourous ont établi. Un compatriote australien, Stephen Crothers, a montré que les théoriciens mathématiques étaient remarquablement inintelligents et négligents dans l'application de leur talent aux problèmes physiques. Il semble que la plupart d'entre eux ne suivent pas vraiment les arguments mathématiques de toute façon (ce qui n'est pas surprenant) mais sont heureux de vanter les résultats des autres, basés sur la réputation, indépendamment des principes de la physique ou du bon sens. Crothers a fait ses devoirs historiques et mathématiques et a présenté un article, La solution de Schwarzschild et ses implications pour les ondes gravitationnelles, à la Conférence de la Société allemande de physique, Munich, du 9 au 13 mars 2009. Il conclut, entre autres, que :

• "La solution de Schwarzschild" n'est pas la solution de Schwarzschild. La solution actuelle de Schwarzschild ne prédit pas les trous noirs. La quantité « r » apparaissant dans la soi-disant « solution de Schwarzschild » n'est pas une distance d'aucune sorte. Ce simple fait renverse complètement toutes les allégations de trous noirs.

• Malgré les allégations de découverte de trous noirs, personne n'a jamais trouvé de trou noir, aucune singularité de masse ponctuelle infiniment dense et aucun horizon des événements n'ont jamais été trouvés. Il n'y a aucune preuve physique de l'existence de masses ponctuelles infiniment denses.

• Il faut un temps infini à l'observateur pour vérifier la présence d'un horizon des événements, mais personne n'a été et personne ne sera là pendant un temps infini. Aucun observateur, aucun instrument d'observation, aucun photon, aucune matière ne peut être présent dans un espace-temps qui par construction ne contient aucune matière.

• Le trou noir est fictif et il n'y a donc pas d'ondes gravitationnelles générées par le trou noir. La recherche internationale des trous noirs et de leurs ondes gravitationnelles est malheureuse.

• Le corps sombre de Michell-Laplace n'est pas un trou noir. La théorie de la gravitation de Newton ne prédit pas les trous noirs. La Relativité Générale ne prédit pas les trous noirs. Les trous noirs ont été engendrés par une théorie (incorrecte), pas par l'observation. La recherche de trous noirs est destinée à n'en trouver aucun.

• Aucun corps céleste n'a jamais été observé subir un effondrement gravitationnel irrésistible. Il n'y a aucune preuve en laboratoire d'un effondrement gravitationnel irrésistible. Les singularités de masse ponctuelle infiniment denses, quelle que soit leur forme, ne peuvent pas être conciliées avec la relativité restreinte, c'est-à-dire qu'elles violent la relativité restreinte, et donc violent la relativité générale.

• General Relativity cannot account for the simple experimental fact that two fixed bodies will approach one another upon release. There are no known solutions to Einstein’s field equations for two or more masses and there is no existence theorem by which it can even be asserted that his field equations contain latent solutions for such configurations of matter. All claims for black hole interactions are invalid.

• Einstein’s gravitational waves are fictitious Einstein’s gravitational energy cannot be localised so the international search for Einstein’s gravitational waves is destined to detect nothing. No gravitational waves have been detected.

• Einstein’s field equations violate the experimentally well-established usual conservation of energy and momentum, and therefore violate the experimental evidence.

In an audience of theoretical physicists there was stunned silence—and not a single question.

A final official word on black holes from the Astronomer Royal who follows an unenviable tradition of holders of that office being completely wrong and retarding progress:

“Black holes, the most remarkable consequences of Einstein’s theory, are not just theoretical constructs. There are huge numbers of them in our Galaxy and in every other galaxy, each being the remnant of a star and weighing several times as much as the Sun. There are much larger ones, too, in the centers of galaxies. Near our own galactic center, stars are orbiting ten times faster than their normal speeds within a galaxy.”
—Martin Rees, Our Cosmic Habitat (2001).

Electric Galaxies have Electromagnetic Hearts

The question for the ELECTRIC UNIVERSE® is therefore: If black holes don’t exist, how do we explain recent observations at the center of our own Milky Way?

The well-established study of plasma cosmology shows that galaxies are an electrical phenomenon. It has been found that filaments, arcs, and shells characterize the small-scale structure of molecular gas in the Galactic Center. They are all well-documented electrodynamic plasma configurations. A single charged particle in 10,000 neutral gas molecules is sufficient to have the gas behave as plasma, where electromagnetic forces dominate. Conventional theorists admit to “no plausible explanations either for the origin of the complex kinematics or for most of the peculiar features.” In May last year I described the plasma focus phenomenon generated at the Galactic Center by filamentary helical “Birkeland” currents flowing in along the spiral arms and out along the galactic spin axis.

This image shows the form of the plasmoid at the center of the galaxy (and the particle jets created when the magnetic field begins to collapse). Image credit: E. Lerner.

A letter to Nature provides supporting evidence for that model in the form of the infrared “double helix” nebula. The nebula is located about 100 parsecs from the Galactic Center. Its axis is oriented perpendicular to the Galactic plane and is apparently connected to the circum-nuclear disk (CND), which is conventionally thought to be an accretion disk harboring a “supermassive” black hole.

The 80 light-year long Double Helix Nebula (DHN) observed in infrared with the MIPS camera on the Spitzer Space Telescope. The spatial resolution is 6 arcsec. On the right we see the context of the DHN with respect to the Galactic plane taken with the MSX satellite. The spatial resolution is 20 arcsec. The relative locations and sizes of the nebula, the circumnuclear disk (CND), and the proposed channel linking them, are all shown. Credit: M. Morris et al., UCLA.

The double helix is the characteristic form of a Birkeland current filament. Like the filaments in the Galactic Center Radio Arc in the first image, it is a glowing section of the electric circuit connecting the central plasmoid to the galaxy and beyond. The CND is typical of a dusty plasma ring current circulating around a magnetized celestial object. There is no gravitational or dynamical explanation for the twin helical filaments. It has no place in black hole theory. The metaphors and language used in the scientific report are wrong and misleading. The title of the report alone highlights the problem— “A magnetic torsional wave near the Galactic Centre traced by a ‘double helix’ nebula.” As usual, there is no explanation for the presence of the magnetic field (which requires an electric current and circuit) or the source of the imagined “torsional wave.” The authors admit: “The absence of a negative-latitude counterpart is another potential weakness of the torsional wave hypothesis, inasmuch as such waves should propagate equally in both directions away from the driving disk, if that disk is symmetric about its midplane” et “One question that our hypothesis leaves unanswered is why the helical structure has two strands.”

Researchers also report that “the magnetic field in the central few hundred parsecs of the Milky Way has a dipolar geometry and is substantially stronger than elsewhere in the Galaxy.” Birkeland filaments align with the ambient magnetic field which is, in turn, generated by electric currents flowing into the central plasmoid.

The energy of the jets seen issuing from active galactic nuclei (AGNs) is attributed to conversion of gravitational energy of accreting matter into radiation. But that does not explain the character of the jets, or the puzzling “quietness” of our own hypothetical black hole. As recently as 26 March in Nature it was admitted “the mechanisms that trigger and suppress jet formation in [black holes] remain a mystery.” Meanwhile, the plasmoid is well known in the plasma laboratory as a high-density energy storage phenomenon that produces well-collimated jets after a time that depends upon particle collisions within the plasmoid.

X-ray emission is a signature of electrical activity. There is a persistent high-energy flux from the heart of the Milky Way. The spectral characteristics of the X-ray emission from this region suggests that the source is most likely not point-like but, rather, that it is a compact, yet diffuse, non-thermal emission region, which we should expect from an electromagnetic plasmoid. There is an overabundance of X-ray transients in the inner parsec of the Galactic Center compared to the overall distribution of X-ray sources. Recent observations show that X-ray flares fire roughly every 20 minutes – a regularity that is hard to explain in terms of erratic infall of matter into a black hole. But clockwork regularity of plasma discharges already explains the pulsations from other bodies in deep space. Scientists were also startled when they discovered in 2004 that the center of our galaxy is emitting gamma rays with energies in the tens of trillions of electron volts. The plasma focus is the most copious source of high-energy particles and radiation known to plasma experimenters.

The orbits of stars in the center of the Milky Way. Credit: S. Gillesen et al., Max-Planck-Institute for Extraterrestrial Physics.

The confidence of astrophysicists in their diagnosis of a “supermassive black hole” at the center of the galaxy has been boosted greatly by some brilliant observational work that has allowed the orbits of stars close to galactic center to be determined. Their motion has been used to better estimate the size and massiveness of the assumed “black hole” dwelling there. However, this brings us back to the question of what astrophysicists understand about gravity and mass.

In Electric Gravity in an ELECTRIC UNIVERSE® I argue for the origin of mass and gravity in the electrical nature of matter. Mass is not a measure of the quantity of matter. The ‘universal constant of gravitation,’ G, is neither universal nor constant since it includes the mathematical dimension of mass, which is an electromagnetic variable. In the powerful magnetic field of a plasmoid, charged particles are constrained to accelerate continuously in the complex pattern of the plasmoid. Like electrons and protons in particle accelerators on Earth, the apparent masses of those particles become enormous as they approach the speed of light. So to report that the object at the center of the galaxy has the mass of 4 million Suns is meaningless in terms of the amount of matter trapped there electromagnetically. The matter there is not constrained by gravity, nor is it there as a result of gravitational accretion. Maxwell’s laws apply at the Galactic Center, not Newton’s.

The plasmoid is “quiet” while storing electromagnetic energy. The persistent high-energy flux comes from synchrotron radiation from the circulating charged particles in the plasmoid. Experiments indicate that as soon as the particle densities in the plasmoid filaments reach some critical value, collisions begin to dominate and the plasmoid begins to decay. The density is greatest in the bundle of axial filaments, so that is where the stored energy is released in the form of thin axial jets of neutrons, charged particles and radiation. In the process the axial current is “pinched off,” which could focus upon the plasmoid some of the prodigious electromagnetic energy stored in the intergalactic circuit. The plasmoid becomes an Active Galactic Nucleus.

A couple of serious problems have been found with the black hole scenario. One is called “the paradox of youth.” It is a:

“mystery surrounding the existence of massive young stars in the inner few hundredths of a parsec around the central black hole of the Galaxy. The problem is that according to standard scenarios of star formation and stellar dynamics the stars cannot be born in such an extreme environment because of the strong tidal shear, but are also too short-lived to have migrated there from farther out. None of the solutions proposed so far for the puzzle of the young stars are entirely satisfactory. Their spectral properties are identical to normal, main sequence B0-B9 stars with moderate (≤150 km/s) rotation.” “The stellar orbits appear overall random, in marked contrast to the ordered planar rotation observed for the much more luminous emission line stars farther out. In addition the stars in the central 0.02 parsec appear to have higher than random eccentricity.”

These recent discoveries demonstrate the bankruptcy of gravitational theory.

Stars are an electrical phenomenon. Stars are not formed by gravitational accretion but in the incomparably more powerful plasma z-pinch. The galactic plasmoid is a concentrated z-pinch with the complex morphology shown earlier. As a z-pinch subsides, experiment shows that a number of consolidated objects that formed along the pinch scatter like buckshot. So stars born in the plasmoid will initially have random eccentric orbits. Stellar rotation is imparted by the pinch vortex and should be similar in the group. The stars beyond 0.02 parsec from the Galactic Center show different kinematics and stellar properties from those stars inside that limit. It indicates a discontinuity in the properties of the plasma environment rather than something intrinsic to the stars.

Infrared image of the mini-spiral at the Galactic Center obtained with the Kuiper Widefield Infrared Camera on the Kuiper Airborne Observatory. Credit: H M Latkavoski et al., Cornell U.

The hallmark of plasma phenomena is their scalability over an enormous size range, from microscopic to galactic. The natural form of the largest visible plasma discharge in the universe, the spiral galaxy, is seen repeated here at the heart of our own spiral electric galaxy.

Scientists hope that future very high resolution imaging of the Galactic Center will enable them to detect the features expected of a black hole with a “Schwarzschild radius” of 10 million miles. It is supposed to “open up a new window for probing the structure of space and time near a black hole and testing Einstein’s theory of gravity.” Given that the Schwarzschild radius “is not a distance of any kind,” I confidently predict continuing surprises, puzzlement and theoretical legerdemain in attempts to make the facts fit the unscientific black hole theory. It seems impossible for the courtiers to perceive that the emperors of science have no clothes. Reality is a shared illusion.

I suggest we stop wasting tens of billions of dollars searching for new particles and forces invented by mathematicians chasing fame and a Nobel Prize and spend one percent of that sum investigating the dense plasma focus. Science used to be about simplification. It is the way of the ELECTRIC UNIVERSE®. It is the way out of science’s black hole.

Messages from some Dissident Witnesses at the Emperor’s Court

“Modern astronomers busy themselves applying accepted theories to new observations in deliberate disregard for the unexpected. They may as well reprint previous papers, close the telescopes, and save the taxpayers’ pennies. They’ve ceased looking for new ideas and have become technicians of the rote.

Astronomy has become a science of answers, of ‘secure knowledge,’ of ritual. It can be contained on a hard drive. It’s a science for robots or parrots. Answers are victories that soon become dead leaves of reminiscence, dry pages of textbooks and scriptures.

A science for humans is a science of questions, of learning, of possibilities and opportunities. Its aim is not to fold the unquestioned into the envelope of the given but to learn new words and to write new narratives.”
—Mel Acheson

“It’s all about attitude, really. There are scientists who think they may be able to derive a set of equations they boldly term “The Theory of Everything”. Then there are those, like me, who admit to themselves and others that what we don’t know will always significantly exceed what we do. So it comes down to this: Do we believe the evidence of our eyes, to the extent that it should form the basis of theories in cosmology, or do we rather depend upon our imaginations, expressed in convoluted mathematical dialects, to express our eternal optimism that some day, some how, we might persuade ordinary folk that this is how they should be seeing it.”
—Hilton Ratcliffe, Declaration of Intent: Swimming with the salmon, dining with the bears.

“The worse things get, the more scientists meet together internationally in the interest (supposedly) of progress. But, as Tommy Gold points out, perpetually meeting together locks people’s beliefs together into a fixed pattern, and, if the pattern is not yielding progress, the situation soon becomes moribund. These considerations provide ample motivation for attempts to preserve the status quo in cosmology: religion, the reputations of the aging, and money. Always in such situations in the past, however, the crack has eventually come. The Universe eventually has its way over the prejudices of men, and I optimistically predict it will be so again.”
—Sir Fred Hoyle, Home is where the wind blows (1994).


Could there be planets orbiting black holes? What effect would that have on them?

Anything can orbit a black hole. The planet would be subject to tidal forces which, depending how far the planet was from the black hole, could potentially rip it apart or simply heat it through internal stress like Jupiter's moon Io.

The main thing is that without a star, it would get rather cold, unless the black hole had an accretion disk and jet which were producing sufficient light to heat the planet.

The tidal forces on the planet would be the same as if it were orbiting any same mass object. Just want to point that out to avoid potential confusion that they are in any way unique to black holes.

accretion disk and jet which were producing sufficient light to heat the planet.

Wouldn't that make for a spectacular night sky!

The planet would be subject to tidal forces which, depending how far the planet was from the black hole, could potentially rip it apart

Just to be more specific, that's the case with stellar-sized black holes. Orbiting a supermassive black hole is slightly different, since there is virtually no significant tidal forces outside the event horizon (none that a human or planet would notice, anyways).

unless the black hole had an accretion disk

How large do the accretion disks of stellar black holes typically get? Would they be a danger to a planet orbiting the same distance as Earth? (assuming its inhabitants had bought plenty of space heaters)

Question: the fact that "the gravity of a black hole is so immense that not even photons can escape" is often trotted out in front of the general public (myself included). You're saying that it's possible for black holes to emit enough radiation to heat an orbiting body?

But if there was a black hole there that mean there was a supernova. So wouldn't that mean any planets orbiting the star would have been destroyed? Or would enough matter linger around the black hole to be able to reform planets?

Could there be a planet orbiting a Black Hole that somehow has liquid water and a not too disturbing radiation situation? Could there be biological life on such a planet?

If the Sun magically went black hole, without losing any mass, the orbits of all planets would not change at all.

Whether a star is in its normal state, or it's a black hole, makes no difference, as long as the total mass remains the same. Gravity only depends on mass.

The only difference would be that the resulting black hole would be much, MUCH tinier than the original star, and all the funky phenomena would only occur in that small space immediately surrounding the BH. Further out, at normal distances, things would remain unchanged.

I thought gravity was dependent on energy and momentum?

Generally, the formation of the black hole would ensure that no planets would be left behind.

If you put a planet around a black hole by magic, itɽ behave the same way as it did with the original star. Black holes are less massive than their parent stars and are not cosmic vacuum cleaners.

Supposing, hypothetically, you had a star orbiting a black hole as close as reasonably possible, and a life-bearing planet orbiting that star. What would the Black hole look like in the day and night skies?

Yes we are actually one of them! Our entire galaxy is orbiting a black hole, we are just far enough away to avoid being sucked in.

I need to clarify this: we (the solar system) are orbiting the central supermassive black hole only in the sense that it happens to be in the middle of our orbit, but not in the sense that the black hole's gravity is actually important at all to us. The supermassive black hole has something like a million times the mass of the sun, but the Milky Way as a whole has something like a hundred milliard times the mass of the sun. It's more accurate to say the solar system is orbiting the central bulge of the Milky Way, with the supermassive black hole making up a very small portion of that.


More mystery objects near Milky Way’s giant black hole

Voir plus grand. | Astronomers are tracking these mystery “G-objects” in the direction of the Milky Way’s center. They appear to be orbiting our galaxy’s central, supermassive black hole. Image via Keck Observatory.

Astronomers said on June 6, 2018, that they analyzed 12 years of data gathered at the W. M. Keck Observatory in Hawaii to discover several more of the bizarre objects known as G-objects. Only two examples were previously known of these strange galactic inhabitants, which are located behind a shroud of galactic dust, near Sagittarius A* (pronounced Sagittarius A-star), the supermassive black hole at our Milky Way galaxy’s heart. Astronomers discovered the first G-object – G1 – in 2004 and the second – G2 – in 2012. Both were thought to be gas clouds until they made their closest approach to the black hole. Both G1 and G2 somehow managed to survive the hole’s gravitational pull, which wouldn’t have happened if they were gas clouds a 4-million-solar-mass black hole like Sagittarius A* can shred gas clouds apart. Now these same astronomers report three more of the strange G-objects – which they’ve labeled G3, G4 and G5 – near the galaxy’s heart. The astronomers said they:

… look like gas clouds, but behave like stars.

Astronomer Anna Ciurlo – a member of the Galactic Center Orbits Initiative at UCLA – led a team that reached this conclusion. She announced the team’s result at the American Astronomical Society meeting going on this week in Denver, Colorado. Ciurlo said in a statement:

These compact dusty stellar objects move extremely fast and close to our galaxy’s supermassive black hole. It is fascinating to watch them move from year to year. How did they get there? And what will they become? They must have an interesting story to tell.

Randy Campbell is science operations lead at Keck Observatory. He developed software called OsrsVol, short for OSIRIS-Volume Display, resulting in a custom volume rendering tool that let the astronomers separate G3, G4, and G5 from the dusty background in the direction of the galaxy’s center. Once the 3-D analysis was performed, the team could clearly distinguish the G-objects, which allowed them to follow their movement and see how they behave around the supermassive black hole. Campbell explained:

We started this project thinking that if we looked carefully at the complicated structure of gas and dust near the supermassive black hole, we might detect some subtle changes to the shape and velocity. It was quite surprising to detect several objects that have very distinct movement and characteristics that place them in the G-object class, or dusty stellar objects.

Astronomer Mark Morris of UCLA added:

If they were gas clouds, G1 and G2 would not have been able to stay intact. Our view of the G-objects is that they are bloated stars – stars that have become so large that the tidal forces exerted by the central black hole can pull matter off of their stellar atmospheres when the stars get close enough, but have a stellar core with enough mass to remain intact. The question is then, why are they so large?

This composite image features both X-rays from NASA’s Chandra X-ray Observatory (purple) and radio data from NSF’s Very Large Array (blue). You can see the position of Sagittarius A* (Sgr A* for short). Image via Chandra.

These astronomers pointed out that something must have caused these stars to swell up. It’s possible they’re the result of a collision between two stars orbiting each other. Collisions like this could happen near the galaxy’s center, as the gravity of the giant black hole exerts its influence on the surrounding space. Over a long period of time, the astronomers said, the black hole’s gravity alters the orbits of the two stars in a binary system until the duo collides. A G-object could be a combined object, resulting from this violent merger. Morris said:

In the aftermath of such a merger, the resulting single object would be puffed up, or distended, for a rather long period of time, perhaps a million years, before it settles down and appears like a normal-sized star.

So the G-objects may be showing us some of the strange scenarios taking place at our galaxy’s center, among objects orbiting near Sagittarius A*. And they’re showing us that these events are happening quickly, relative to a typical astronomical timescale. A million years, for example, is a blink on that timescale, and yet we now see five of these objects. How many more are there, still to be discovered?

The team said they’ll continue to follow the size and shape of the known G-objects’ orbits, which could provide important clues as to how they formed. They said they’ll be paying close attention when these dusty stellar compact objects make their closest approach to the supermassive black hole. And that’s the bad news for us humans, because – although the events at the galaxy’s center are happening quickly on an astronomical timescale – still, outer space doesn’t operate on anything like a convenient human timescale. This close encounter is expected to occur 20 years from now for G3, and longer for G4 and G5.

Yet we know astronomers will be watching, because, as their statement explained:

This will allow [us] to further observe their behavior and see whether the objects remain intact just as G1 and G2 did, or become a snack for the supermassive black hole. Only then will they give away their true nature.

Voir plus grand. | The Galactic Center Orbits Initiative (GCOI) is headquartered at UCLA and led by astronomer Andrea Ghez, with additional members at University of Hawaii’s institute for Astronomy, California Institute of Technology, W. M. Keck Observatory, and Thirty Meter Telescope. Pictured here are members of GCOI in front of Keck Observatory on Maunakea, Hawaii, during a visit in 2017. Image via Keck Observatory.

Bottom line: Two previously known G-objects – G1 and G2 – came incredibly close to the Milky Way’s central black hole, yet survived. Now astronomers report 3 more of these mystery G-objects – which they’re calling G3, G4 and G5 – near the heart of our galaxy.


Hypothesis 6) An Orbiting Black Hole Disk

I had hoped that we could make an alignment more likely by putting the black hole in orbit around Boyajian’s Star, but it turns out that makes things much harder. In addition to the low probability of such a binary companion in the first place, the chances that it would be in a part of its orbit such that we would see it are very low, like 1 in a million low. Since Kepler only looked at 100,000 stars, and since every star does not have such a companion, this one doesn’t work.

Subjective verdict: not likely.

OK, enough with the black holes. Next time: Circumstellar material.

Update: Commenter Herp McDerp (obviously their real name) points to this Nature article by Alastair G. W. Cameron (Bethe Prize winner and originator of the Giant Impact Hypothesis for the formation of the Moon). In it, Cameron tries to explain the eclipses of the ε Aur system with our Hypothesis 6! I’d write “great minds think alike” but I’m totally out of my league on this one, so I’ll just write that we’re in very good company with this hypothesis!


Feeding a Black Hole

After an isolated star, or even one in a binary star system, becomes a black hole, it probably won’t be able to grow much larger. Out in the suburban regions of the Milky Way Galaxy where we live (see The Milky Way Galaxy), stars and star systems are much too far apart for other stars to provide “food” to a hungry black hole. After all, material must approach very close to the event horizon before the gravity is any different from that of the star before it became the black hole.

But, as will see, the central regions of galaxies are quite different from their outer parts. Here, stars and raw material can be quite crowded together, and they can interact much more frequently with each other. Therefore, black holes in the centers of galaxies may have a much better opportunity to find mass close enough to their event horizons to pull in. Black holes are not particular about what they “eat”: they are happy to consume other stars, asteroids, gas, dust, and even other black holes. (If two black holes merge, you just get a black hole with more mass and a larger event horizon.)

As a result, black holes in crowded regions can grow, eventually swallowing thousands or even millions of times the mass of the Sun. Ground-based observations have provided compelling evidence that there is a black hole in the center of our own Galaxy with a mass of about 4 million times the mass of the Sun (we’ll discuss this further in the chapter on The Milky Way Galaxy). Observations with the Hubble Space Telescope have shown dramatic evidence for the existence of black holes in the centers of many other galaxies. These black holes can contain more than a billion solar masses. The feeding frenzy of such supermassive black holes may be responsible for some of the most energetic phenomena in the universe (see Active Galaxies, Quasars, and Supermassive Black Holes). And evidence from more recent X-ray observations is also starting to indicate the existence of “middle-weight” black holes, whose masses are dozens to thousands of times the mass of the Sun. The crowded inner regions of the globular clusters we described in Stars from Adolescence to Old Age may be just the right breeding grounds for such intermediate-mass black holes.

Over the past decades, many observations, especially with the Hubble Space Telescope and with X-ray satellites, have been made that can be explained only if black holes really do exist. Furthermore, the observational tests of Einstein’s general theory of relativity have convinced even the most skeptical scientists that his picture of warped or curved spacetime is indeed our best description of the effects of gravity near these black holes.

Key Concepts and Summary

The best evidence of stellar-mass black holes comes from binary star systems in which (1) one star of the pair is not visible, (2) the flickering X-ray emission is characteristic of an accretion disk around a compact object, and (3) the orbit and characteristics of the visible star indicate that the mass of its invisible companion is greater than 3 MSoleil. A number of systems with these characteristics have been found. Black holes with masses of millions to billions of solar masses are found in the centers of large galaxies.

Glossaire

accretion disk:

the disk of gas and dust found orbiting newborn stars, as well as compact stellar remnants such as white dwarfs, neutron stars, and black holes when they are in binary systems and are sufficiently close to their binary companions to draw off material