Astronomie

Quelque chose pourrait-il consommer un petit trou noir ?

Quelque chose pourrait-il consommer un petit trou noir ?

Chaque fois que je lis sur les trous noirs, cela implique normalement la façon dont ils dévorent tout ce qui s'approche de trop près… quelle que soit la taille de tout.

Mais et s'il s'agissait d'un très petit trou noir par rapport à quelque chose de vraiment grand ? Que diriez-vous de quelque chose comme une grande étoile ou une étoile à neutrons… un trou noir pourrait-il être assez petit pour être dévoré / consommé par quelque chose comme ça ou cela ne serait-il tout simplement pas possible ?


Les trous noirs ne "dévorent" pas. Ils ne peuvent pas "manger" des choses. Mais les choses peuvent "tomber dans" un trou noir. C'est vraiment juste de la gravité, mais une gravité vraiment très intense.

Un très petit trou noir aurait une masse d'environ 3 fois la masse du soleil. Toutes les étoiles à neutrons sont plus petites que cela (sinon elles se transformeraient en trous noirs). Une très grande étoile pourrait être plus massive et aurait un volume beaucoup plus grand. Un trou noir pourrait orbiter avec une telle étoile, mais s'il se rapprochait suffisamment, il retirerait du gaz de l'étoile qui tomberait ensuite dans le trou noir, la faisant grossir.

Il n'y a aucun moyen qu'une grande étoile puisse de quelque manière que ce soit "se déchirer" ou autrement "consommer" un trou noir.

Il existe une notion théorique de quasi-étoile. Ceux-ci sont similaires à des objets Thorne-Żytkow. Dans les étoiles normales, les couches externes sont empêchées de s'effondrer par l'énergie de la fusion nucléaire dans le noyau. Dans une quasi-étoile, le noyau s'effondre dans un trou noir et la libération d'énergie de la matière tombant dans le trou noir empêche l'effondrement de l'étoile. Un état stable peut être atteint, comme si plus de matière commençait à tomber, plus d'énergie est libérée, provoquant la croissance de l'étoile et réduisant la quantité de matière tombant. Néanmoins, finalement, toute la matière de l'étoile tomberait.

Les petits trous noirs ne peuvent pas se former à partir des étoiles. Nous ne savons pas du tout s'ils existent, mais s'ils existent, de très très petits trous noirs pourraient être trop petits pour interagir beaucoup avec la matière ordinaire. Un très petit trou noir pourrait être plus petit qu'un proton, et même s'il tombait dans la Terre, il pourrait traverser les espaces entre et à l'intérieur des atomes. Un tel trou noir serait très chaud, en raison du rayonnement de Hawking.


Trou noir : un expert craint que l'UNIVERS ENTIER ne s'effondre en un géant supermassif

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Trou noir : l'animation décrit le fonctionnement du « battement de cœur »

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Le directeur du programme de la National Science Foundation, le Dr Pesce, a évoqué les craintes que l'univers entier ne s'effondre dans un trou noir supermassif lors d'un récent Ask Me Anything (AMA) de Space.com. Un passionné de l'espace a demandé à l'expert : « Avons-nous, à ce jour, assisté à une augmentation perceptible de la masse d'un trou noir en raison de la chute de matière ? Et, si c'est le cas, et les trous noirs deviennent simplement de plus en plus gros à mesure qu'ils consommer de la matière, cela ne signifie-t-il pas que l'Univers finira par s'effondrer en un seul trou noir supermassif ?"

Tendance

Le Dr Pesce a heureusement pu rassurer le public que la disparition de l'Univers par un trou noir n'était «pas possible».

Donc probablement que l'Univers entier s'effondre dans un trou noir n'est pas possible

Dr Joe Pesce

Il a déclaré: "Les trous noirs" se nourrissent "généralement lentement [dans un sens relatif] de telle sorte que la masse ajoutée représente un petit pourcentage de la masse totale.

"C'est vrai pour un trou noir de la taille d'une étoile [disons avec 5 fois la masse du Soleil] tirant la masse d'une étoile compagne proche, ou un trou noir supermassif [disons avec 1 milliard de fois la masse du Soleil] consommant une étoile avec deux à trois masses solaires.

"Si nous disposions d'instruments suffisamment sensibles, nous pourrions mesurer ce changement, mais je ne pense pas que nous en soyons encore tout à fait là."

Trou noir: le Dr Pesce a évoqué les craintes que l'univers entier ne s'effondre en un monstre supermassif (Image: Getty)

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L'Univers est maintenant connu pour s'étendre à un rythme sans cesse croissant.

En conséquence, le contenu s'éloigne continuellement de tout le reste.

L'astronome a ajouté: "Donc, il est probable que l'effondrement de l'univers entier dans un trou noir n'est pas possible."

Les plus gros trous noirs, comme celui de M87, revendiquent 6,5 milliards de masses solaires.

Trou noir : M87 (photo) revendique 6,5 milliards de masses solaires (Image : Getty)

Cependant, la galaxie dans laquelle se trouve ce grand trou noir a des milliards de masses solaires dans le gaz, la poussière, les étoiles, la matière noire.

Par conséquent, bien que le trou noir soit incroyablement massif, il est relativement minuscule par rapport au reste de son voisinage cosmique.

Cependant, les astronomes ont maintenant détecté un trou noir si grand qu'il éclipse même M87.

Depuis les années 1990, les scientifiques de l'espace soupçonnent que la plupart des grandes galaxies de l'Univers en ont probablement une.


Quelque chose pourrait-il consommer un petit trou noir ? - Astronomie

Combien de temps faudrait-il à un trou noir primordial pour manger la terre si l'on tombait au centre de celle-ci ? Est-ce qu'il resterait là pour toujours à manger un atome à la fois ? (en supposant que l'horizon des événements ait la taille d'un noyau atomique avec une masse de 1 000 000 000 de tonnes.)

Un milliard de tonnes peut sembler beaucoup, mais c'est en réalité minuscule comparé à la masse de la Terre, qui pèse environ 6x10 21 tonnes ! Un trou noir pesant un milliard de tonnes aurait un horizon des événements d'environ 10 à 15 mètres. Il serait donc si petit qu'il ne mangerait en réalité que des particules qui s'y heurteraient, ce qui n'arriverait pas très souvent. Si vous deviez le planter au centre de la Terre, il resterait là pour toujours, ne consommant jamais assez de matière pour que quiconque le remarque.

Si au lieu de le placer dans le noyau terrestre, vous le laissiez tomber de la surface de la Terre, il coulerait par le milieu, ressortirait de l'autre côté et glisserait d'avant en arrière à travers la Terre pour l'éternité. Si vous supposez que le trou noir ne consommerait que les atomes qu'il rencontre, alors je calcule qu'il lui faudrait environ 10 28 ans pour qu'il consomme la Terre entière, bien plus longtemps que l'âge de l'Univers. Cela suppose que le trou noir ne perdrait aucune masse en raison du rayonnement de Hawking. Si vous tenez compte de cela, cela ne consommera probablement * jamais * la Terre entière.

Cette page a été mise à jour le 27 juin 2015.

A propos de l'auteur

Christophe Springob

Chris étudie la structure à grande échelle de l'univers en utilisant les vitesses particulières des galaxies. Il a obtenu son doctorat à Cornell en 2005 et est maintenant professeur adjoint de recherche à l'Université d'Australie occidentale.


Comment nommer un groupe de trous noirs ? Vous aviez des idées.

Récemment, des astronomes ont demandé à haute voix quel terme pluriel conviendrait le mieux à l'entité la plus énigmatique du cosmos. Les réponses ont été nombreuses.

En avril, au cours de la Semaine du trou noir intitulée de façon séduisante (ou effrayante), un groupe d'astronomes a lancé ce qui équivalait à une sorte de test cosmique de Rorschach.

Les astronomes travaillent à la planification de l'antenne spatiale interférométrique laser de l'Agence spatiale européenne, ou LISA, un détecteur d'ondes gravitationnelles qui, une fois en orbite, pourrait capter les signaux des collisions de trous noirs et de tout autre événement ou objet qui bouleverse l'espace-temps, remonter jusqu'au Big Bang.

Jocelyn Kelly Holley-Bockelmann, astronome à l'Université Vanderbilt et présidente de l'équipe d'étude LISA de la NASA, qui fournit à l'agence spatiale américaine des informations sur la mission, s'est décrite comme riant « comme un huard » à certains des noms qui ont été mentionnés : « ruche", "astérisque", "évier de cuisine" et "tiroir à chaussettes".

Aujourd'hui, les membres de l'équipe d'étude LISA, après une épreuve épuisante de plusieurs centaines de possibilités, ont compilé une liste de leurs propres 10 favoris (sans ordre particulier) : cacophonie, cimetière, horde, perforation, essaim, colloque, catastrophe, tamis, couvée et malheur.

"Il y avait de forts sentiments au sujet des résultats", a déclaré le Dr Holley-Bockelmann, qui a déploré que quelques-uns de ses propres favoris - convergence, choeur et vide - n'aient pas fait la coupe.

Tout cela ne veut rien dire et tout.

Quiconque a déjà été tourmenté dans une cour d'école ou un vestiaire sait que les noms et les surnoms comptent. Je n'ai jamais dépassé ni dépassé « Dennis la menace », et à l'université, la similitude de mon nom de famille avec le mot « ovaire » a provoqué beaucoup de joie dans la maison de la fraternité. Une partie du succès de Donald Trump en campagne électorale est due à sa façon inimitable de marquer ses adversaires : Crooked Hillary, Lyin’ Ted, Low-Energy Jeb.

Les noms comptent aussi en science. Il y a vingt ans, la communauté astronomique s'est déchirée sur la définition du mot «planète», au moins en ce qui concerne les corps de notre système solaire. En fin de compte, par un argument que peu de gens comprennent, Pluton a été rétrogradé au statut de planète naine.

Mais le nom de « trou noir » est l'un des grands succès de la science moderne en matière de marque. Les trous noirs sont des objets ou des royaumes dans l'espace-temps où la gravité est si grande que même la lumière ne peut s'échapper. Leur existence a été effectivement prédite en 1916, lorsque le physicien et astronome allemand Karl Schwarzschild a résolu les équations d'Albert Einstein de la théorie de la relativité générale pour une masse ponctuelle unique, une étoile.

Dans les années 1960 et 1970, lorsque de tels objets ont été découverts pour la première fois, certains théoriciens russes les ont appelés «étoiles gelées», en raison d'une bizarrerie de la relativité qui donne l'impression que le temps ralentit dans un champ gravitationnel. L'effondrement d'une étoile - l'origine prototypique d'un tel phénomène - semblerait s'arrêter complètement dans le temps au bord d'un trou noir. Il ne vieillirait jamais, et nous ne le verrions jamais dépasser le bord du «trou» et s'effondrer complètement de notre point de vue.

Mais si l'étoile pouvait voir, elle s'observerait tomber librement au-delà du bord et disparaître au centre du trou noir, où, selon les équations d'Einstein, l'espace, le temps et les lois de la physique cesseraient d'exister. Selon feu John Archibald Wheeler, physicien théoricien à Princeton et à l'Université du Texas à Austin, cette terrible possibilité – que la physique prédise la fin de la physique – méritait l'attention.

Wheeler n'a pas inventé le nom de "trou noir", mais c'est lui qui s'en est emparé après qu'un membre du public l'ait apparemment jeté lors d'une conférence que Wheeler donnait sur ce qu'il considérait comme la plus grande crise de l'histoire de la physique. « Appeler ces choses des trous noirs était un coup de maître », m'a dit un jour Stephen Hawking, l'astrophysicien de l'Université de Cambridge. "Ils sont nommés trous noirs parce qu'ils sont liés à la peur humaine d'être détruits ou engloutis."

Hawking a peut-être fait le plus pour dissiper cette aura de malheur et de mort lorsqu'il a découvert en 1974 qu'à la fin des temps, les trous noirs finiraient par libérer dans le cosmos toute l'énergie et la matière qu'ils avaient emprisonnés.

Mais nous ne sommes pas encore à cette phase de l'histoire cosmique. Pour le moment, les trous noirs sont des étoiles sombres et voraces, éparpillant des restes de table dans l'espace et l'éclairant de leur faim passive. Un trou noir ne vous poursuivra pas comme un requin, il est assis la bouche ouverte, comme une anguille dans un récif de corail, attendant que vous passiez à la nage.

Un groupe de requins est un frisson Les anguilles sont un essaim. Trous noirs? La plupart des suggestions des lecteurs du Times s'appuyaient sur l'aspect sombre.

« Abysse », « écrasement », « hantise » et « gouffre » revenaient fréquemment. De même (moins sinistrement) "Hawking", après l'homme qui a tant fait pour les comprendre, ainsi que "énigme", "mystère", "masse" et "frénésie". Autres favoris : un « cri » de trous noirs, un « oubli » et un « mosh pit ».

Certains lecteurs, jouant sur l'idée d'une multiplicité de trous, ont proposé une « passoire », un « napperon », une « dentelle » et une « garenne ». L'un, répondant au rire du Dr Holley-Bockelmann, a nommé « huard ».

Un autre proposa Argus Panoptes, un géant primordial dans la mythologie grecque, dont le corps était couvert d'yeux. Un troisième s'est penché sur la série "Dark Tower" de Stephen King pour suggérer un "mince", un point faible de la réalité où le tissu entre les mondes s'est affiné.

Inévitablement, la politique était dans l'esprit de beaucoup. Une suggestion d'appeler un groupe de trous noirs un « Trump » a été recommandée par 125 autres lecteurs. « Congrès » a reçu plusieurs votes. (Vraisemblablement, les têtes froides prévaudront parmi les astronomes, qui dépendent des fonds fédéraux pour construire leurs télescopes et mener des recherches.)

Pour ce que ça vaut, il n'y a rien d'officiel ici. Il n'y aura pas non plus de prix pour trouver le nom gagnant.

Raisa Stebbins, la fille de 32 ans de l'un des scientifiques de LISA, Tuck Stebbins, a d'abord soulevé la question étymologique, a déclaré le Dr Holley-Bockelmann. "C'est la question de Raisa qui a transformé notre réunion très sérieuse sur LISA en une distraction amusante", a-t-elle déclaré. Des centaines d'idées ont afflué d'amis et d'Internet.

Au total, deux douzaines d'astronomes ont participé au processus, a déclaré le Dr Holley-Bockelmann. Après une discussion animée qui a ramené la liste à 16 candidats sérieux, les astronomes ont voté pour eux à l'aide d'un algorithme de vote proportionnel à choix classé, RankIt.

"Il n'y avait que 26 électeurs", a déclaré le Dr Holley-Bockelmann, "alors nous avons eu une discussion sur les statistiques sur les petits nombres et ce qui se passe dans l'algorithme lorsqu'il y a égalité des votes."

L'Union astronomique internationale, l'auteur de la rétrogradation notoire de Pluton, contrôle les droits de dénomination des choses individuelles dans le ciel, avec une grande agitation. Par exemple, les règles exigent que les détroits reliant les mers de Titan soient nommés d'après les personnages de la série classique de romans de science-fiction « Fondation » d'Isaac Asimov. Mais le groupe n'a aucune position sur les conglomérats de trous noirs, a déclaré Marion Schmitz, une astronome de Caltech qui est présidente de l'I.A.U. Groupe de travail de la Commission 5 sur les désignations.

"Nous ne proposons pas de désignations à moins qu'il n'y ait un conflit évident avec des désignations existantes ou des suggestions inappropriées", a déclaré le Dr Schmitz dans un e-mail. Tout nom utilisé dans la littérature convient au groupe de travail et au reste de la communauté, a-t-elle déclaré.

Dans cet esprit, je propose que le processus de nommage commence par changer le thème général d'un thème de malheur à un thème de création, en gardant à l'esprit l'idée de Hawking selon laquelle les trous noirs finiront par exploser et renvoyer leur énergie à l'univers. Je les appellerais une "portée", comme dans une portée de chatons.

Nous ne savons pas quel est l'avenir de l'univers dans les moindres détails. Une litière de trous noirs, comme celle qui a été découverte dans l'amas d'étoiles NGC 6397, regorge de possibilités et de malice. Ils pouvaient tout faire : se fondre dans un trou noir géant ou s'engager dans une interaction énergique et animée. Comme les chatons, ils ne représentent aucune menace pour nous - du moins dans leur incarnation actuelle - et sont un plaisir à regarder à bonne distance.


Des physiciens ont découvert que les trous noirs en rotation pourraient servir de portails pour les voyages dans l'hyperespace

Narrateur: Les trous noirs contournent la frontière entre la science-fiction et les faits scientifiques. D'une part, les scientifiques ont vu de vrais trous noirs en action, dévorant des étoiles sans méfiance qui passent trop près. Mais là où la réalité s'arrête et où la fiction prend le dessus, c'est au bord d'un trou noir – un endroit appelé l'horizon des événements, où aucun vaisseau spatial n'est jamais allé.

Donc, tout ce qui se passe au-delà de cette limite, à l'intérieur d'un trou noir, est à deviner. Les scientifiques s'accordent à dire que si vous voyagez assez loin dans un trou noir, la gravité finira par devenir si forte qu'elle tue tout ce qui se trouve sur son passage. Mais les films de science-fiction sont plus optimistes, décrivant les trous noirs comme des portails à travers l'espace et le temps ou des passerelles vers d'autres dimensions. Et il s'avère que certains scientifiques pensent maintenant que les mordus de science-fiction sont peut-être sur quelque chose. Les trous noirs pourraient convenir aux voyages dans l'hyperespace, après tout, il suffit de prendre le bon gentil de trou noir.

Au centre de chaque trou noir se trouve un point de densité infinie, appelé singularité. C'est ce qui donne aux trous noirs leur forte attraction gravitationnelle. Et pendant des décennies, les scientifiques pensaient que les singularités étaient toutes les mêmes, donc tout ce qui dépassait l'horizon des événements serait détruit de la même manière : en étant étiré et tiré comme un morceau de spaghetti infiniment long.

Mais tout a changé au début des années 1990 lorsque différentes équipes de recherche au Canada et aux États-Unis ont découvert une deuxième singularité appelée « singularité d'inflation de masse ». Il a toujours une forte attraction gravitationnelle, mais cela ne vous étirerait que d'une quantité finie et ne vous tuerait potentiellement PAS dans le processus, ce qui signifie que vous pourriez survivre au voyage à travers un trou noir. Plus précisément, à travers un grand trou noir en rotation, où existent ces types de singularités.

Maintenant, les astronomes ne peuvent évidemment pas encore traverser un trou noir pour tester cette théorie. En fait, le meilleur endroit pour tester cela est le trou noir supermassif au centre de notre galaxie d'origine, la Voie lactée, qui se trouve à 27 000 années-lumière. Pas commodément proche du moindre.

Par conséquent, les scientifiques exécutent plutôt des simulations informatiques pour voir ce qui se passerait si nous parvenions à atteindre un trou noir isolé en rotation, et maintenant, pour la première fois, une équipe de scientifiques de l'UMass Dartmouth et du Georgia Gwinnett College a fait exactement cela.

Lior Burko : " Vous ressentiriez une légère augmentation de la température, mais ce ne serait pas une augmentation dramatique. C'est juste que vous n'avez pas assez de temps pour répondre aux forces très fortes. Cela vous traverserait trop rapidement. "

Narrateur: Il a ajouté que traverser une faible singularité, c'est comme passer rapidement son doigt dans la flamme d'une bougie à 1 000 degrés Celsius. Si vous maintenez votre doigt dans la flamme assez longtemps, vous vous brûlerez, mais passez votre doigt rapidement et vous ne sentirez presque rien. De même, si vous traversez une faible singularité avec la bonne vitesse et le bon élan, et au bon moment, vous risquez de ne pas ressentir grand-chose du tout.

Quant à ce qui se passe une fois passé de l'autre côté, personne ne le sait vraiment, mais Burko a ses propres idées. Il dit qu'une possibilité est que nous arrivions dans une autre partie éloignée de notre galaxie, potentiellement à des années-lumière de toute planète ou étoile, mais une seconde possibilité, et peut-être plus intrigante, est que nous arrivions dans une galaxie différente. tout à fait. C'est si vous allez même jusque-là.

Les scientifiques disent que davantage de recherches sont nécessaires avant que nous ne soyons sur le point de traverser avec succès un trou noir. Mais quand on sont prêt, l'un des passages les plus sûrs pourrait être le trou noir supermassif au centre de notre galaxie appelé Sagittaire A *, et ce pourrait bien être notre ticket de sortie de la Voie lactée.


Un trou noir affamé mange plus vite que prévu

Les astronomes ont découvert un trou noir qui consomme le gaz d'une étoile proche 10 fois plus vite qu'on ne le pensait auparavant.

Le trou noir - connu sous le nom de P13 - se trouve à la périphérie de la galaxie NGC7793 à environ 12 millions d'années-lumière de la Terre et ingère un poids équivalent à 100 milliards de milliards de hot-dogs chaque minute.

La découverte a été publiée aujourd'hui dans la revue Nature.

L'astronome du Centre international de recherche en radioastronomie, le Dr Roberto Soria, basé au nœud de l'Université Curtin de l'ICRAR, a déclaré que lorsque le gaz tombe vers un trou noir, il devient très chaud et lumineux.

Il a déclaré que les scientifiques avaient d'abord remarqué P13 parce qu'il était beaucoup plus lumineux que les autres trous noirs, mais on a d'abord supposé qu'il était tout simplement plus gros.

"On croyait généralement que la vitesse maximale à laquelle un trou noir pouvait avaler du gaz et produire de la lumière était étroitement déterminée par sa taille", a déclaré le Dr Soria.

"Il était donc logique de supposer que P13 était plus gros que les trous noirs ordinaires et moins brillants que nous voyons dans notre propre galaxie, la Voie lactée."

Lorsque le Dr Soria et ses collègues de l'Université de Strasbourg ont mesuré la masse de P13, ils ont découvert qu'elle était en fait petite, bien qu'elle soit au moins un million de fois plus brillante que le Soleil. Ce n'est qu'à ce moment-là qu'ils ont réalisé à quel point il consommait de la matière.

"Il n'y a pas vraiment de limite stricte comme nous le pensions, les trous noirs peuvent en fait consommer plus de gaz et produire plus de lumière", a déclaré le Dr Soria.

Le Dr Soria a déclaré que P13 tourne autour d'une étoile «donneuse» supergéante 20 fois plus lourde que notre propre Soleil.

Il a dit que les scientifiques ont vu qu'un côté de l'étoile donneuse était toujours plus brillant que l'autre parce qu'il était illuminé par des rayons X provenant de près du trou noir, de sorte que l'étoile semblait plus brillante ou plus faible lorsqu'elle tournait autour de P13.

"Cela nous a permis de mesurer le temps qu'il faut au trou noir et à l'étoile donneuse pour tourner l'un autour de l'autre, soit 64 jours, et de modéliser la vitesse des deux objets et la forme de l'orbite", a déclaré le Dr Soria.

"À partir de cela, nous avons calculé que le trou noir doit être inférieur à 15 fois la masse de notre Soleil."

Le Dr Soria a comparé P13 au petit champion japonais de l'alimentation Takeru Kobayashi.

"Comme nous l'a montré la légende des mangeurs de hot-dogs Takeru Kobayashi, la taille n'a pas toujours d'importance dans le monde de l'alimentation compétitive et même les petits trous noirs peuvent parfois manger du gaz à un rythme exceptionnel", a-t-il déclaré.

Le Dr Soria a déclaré que P13 est membre d'un groupe restreint de trous noirs connus sous le nom de sources de rayons X ultralumineuses.

"Ce sont les champions de la consommation de gaz compétitive dans l'Univers, capables d'avaler leur étoile donneuse en moins d'un million d'années, ce qui est un temps très court à l'échelle cosmique", a-t-il déclaré.


Trou noir : Qu'est-ce qu'un trou noir ? Un trou noir pourrait-il avaler le Soleil ? Qu'est-ce qu'il y a à l'intérieur ?

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Une étoile déchirée par un trou noir "en morceaux" dans une découverte de la NASA

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Un trou noir est un objet d'une densité presque impossible dans l'espace, présentant une accélération gravitationnelle si forte que même la lumière ne peut s'échapper. Bien que les trous noirs soient sans aucun doute mystérieux, ils sont simplement une conséquence du fonctionnement de la gravité et lorsqu'une masse suffisante est comprimée dans un espace suffisamment petit, l'objet résultant déchire le tissu même de l'espace et du temps, devenant ce qu'on appelle une singularité.

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Comment se forment les trous noirs ?

Un trou noir de masse stellaire, avec une masse de dizaines de fois la masse du Soleil, peut probablement se former en quelques secondes, après l'effondrement d'une étoile massive.

Ces trous noirs relativement petits peuvent également être formés par la fusion de deux restes stellaires denses appelés étoiles à neutrons.

Une étoile à neutrons peut également fusionner avec un trou noir pour former un trou noir plus grand, ou deux trous noirs peuvent entrer en collision.

Des fusions comme celles-ci créent également des trous noirs rapidement et produisent des ondulations dans l'espace-temps appelées ondes gravitationnelles.

Plus mystérieux sont les trous noirs supermassifs trouvés au centre des galaxies.

Cela peut prendre moins d'un milliard d'années pour que l'un atteigne une très grande taille, mais on ne sait pas combien de temps il leur faut pour se former, en général.

Trou noir : Le trou noir nommé Cygnus X-1 s'est formé lorsqu'une grande étoile s'est effondrée (Image : NASA/CXC/M.Weiss)

Un trou noir pourrait-il avaler le Soleil ?

Le trou noir supermassif M87 se trouve à 50 millions d'années-lumière de notre Terre et est l'un des plus grands trous noirs découverts à ce jour, censé contenir une masse égale à 6,6 milliards de nos soleils.

Un trou noir aussi énorme aurait un horizon d'événements très large et le bord d'où rien ne peut s'échapper.

La lumière de notre Soleil met huit minutes pour se rendre sur Terre et quatre heures pour se rendre à Neptune, la planète la plus éloignée du système solaire.

Le trou noir de M87 a un horizon des événements environ quatre fois plus grand que l'orbite de Neptune, ce qui signifie qu'il pourrait théoriquement avaler notre système solaire et notre Soleil tout entier.

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Si les trous noirs sont &ldquoblack&rdquo, comment savons-nous qu'ils existent ?

Un trou noir invisible car leur puissance attire toute la lumière dans le noyau du trou noir.

Cependant, les scientifiques peuvent voir les effets de sa forte gravité sur les étoiles et les gaz environnants.

Si une étoile est en orbite autour d'un certain point de l'espace, les scientifiques peuvent étudier le mouvement de l'étoile pour savoir si elle est en orbite autour d'un trou noir.

Lorsqu'un trou noir et une étoile orbitent près l'un de l'autre, une lumière à haute énergie est produite, capable d'être détectée par des instruments scientifiques sensibles.

La gravité d'un trou noir peut parfois être assez forte pour aspirer les gaz extérieurs d'une étoile et former un disque autour de lui-même appelé disque d'accrétion.

Au fur et à mesure que le gaz du disque d'accrétion s'enroule dans le trou noir, le gaz chauffe à des températures très élevées et libère une énergie de rayons X mesurable.

Trou noir : le télescope Event Horizon capture un trou noir au centre de la galaxie M87 (Image : Getty)

Trou noir : le Sagittaire A* pèse environ 4 millions de fois la masse du Soleil (Image : Rayon X : NASA/CXC/UMass/D. Wang et al. Radio : SARAO/MeerKAT)

Tendance

L'Univers entier finira-t-il par être englouti par un trou noir ?

Une région où un trou noir exerce une influence gravitationnelle est assez limitée par rapport à la taille d'une galaxie.

Cela s'applique même aux trous noirs supermassifs comme celui qui se trouve dans le centre de la Voie lactée.

Ce trou noir a probablement déjà dévoré la plupart ou toutes les étoiles qui se sont formées à proximité et les étoiles plus éloignées sont pour la plupart à l'abri d'être attirées.

Étant donné que ce trou noir pèse déjà quelques millions de fois la masse du Soleil, il n'y aura que de faibles augmentations de sa masse s'il avale quelques étoiles supplémentaires semblables au Soleil.

Il y a donc peu de danger que la Terre, située à 26 000 années-lumière du trou noir de la Voie lactée, soit attirée.

Les futures collisions de galaxies entraîneront une augmentation de la taille des trous noirs, par exemple en fusionnant deux trous noirs.

Mais les collisions ne se produiront pas indéfiniment car l'Univers est infini et en expansion, ce qui signifie que toute sorte d'effet d'emballement d'un trou noir est hautement improbable.


Mini trous noirs plus faciles à faire qu'on ne le pensait

Selon les chercheurs, la création de trous noirs microscopiques à l'aide d'accélérateurs de particules nécessite moins d'énergie qu'on ne le pensait auparavant.

Si les physiciens réussissent à créer des trous noirs avec de telles énergies sur Terre, la réalisation pourrait prouver l'existence de dimensions supplémentaires dans l'univers, ont noté les physiciens.

Cependant, de tels trous noirs ne présenteraient aucun risque pour la Terre, ont ajouté les scientifiques.

Les trous noirs possèdent des champs gravitationnels si puissants que rien ne peut s'en échapper, pas même la lumière. Les trous se forment normalement lorsque les restes d'une étoile morte s'effondrent sous leur propre gravité, serrant leur masse ensemble.

Un certain nombre de théories sur l'univers suggèrent l'existence de dimensions supplémentaires de la réalité, chacune repliée dans des tailles allant de la taille d'un proton à une fraction de millimètre. À des distances comparables aux tailles de ces dimensions supplémentaires, ces modèles suggèrent que la gravité peut devenir beaucoup plus forte que la normale. En tant que tels, les briseurs d'atomes pourraient rassembler suffisamment d'énergie pour générer des trous noirs. [5 raisons pour lesquelles nous pouvons vivre dans un multivers]

Lorsque l'accélérateur de particules le plus puissant au monde, le Large Hadron Collider, a été mis en service, les scientifiques se sont demandé s'il pourrait devenir une "usine de trous noirs", générant un trou noir aussi souvent que chaque seconde. Les particules se déplacent à grande vitesse autour du smasher d'atomes circulaires de 17 miles (27 kilomètres) avant de se heurter les unes aux autres pour créer des énergies explosives. À son maximum, chaque faisceau de particules tiré par le collisionneur contient autant d'énergie qu'un train de 400 tonnes roulant à environ 120 mph (195 km/h).

Comment créer un trou noir

Jusqu'à présent, les chercheurs n'ont détecté aucun trou noir dans le Grand collisionneur de hadrons. Pourtant, l'intérêt théorique pour cette possibilité reste vivant. Maintenant, à l'aide de superordinateurs, des chercheurs simulant des collisions entre des particules proches de la vitesse de la lumière ont montré que des trous noirs pouvaient se former à des énergies plus basses qu'on ne le pensait auparavant.

Cette nouvelle découverte est enracinée dans la théorie de la relativité d'Einstein. Premièrement, à travers sa célèbre équation E = mc 2 , Einstein a révélé que la masse et l'énergie sont liées. Cela signifie que plus l'énergie d'une particule est élevée, par exemple, plus une particule est accélérée rapidement dans un collisionneur et plus sa masse augmente.

Ensuite, la théorie d'Einstein explique que la masse courbe le tissu de l'espace et du temps, générant le phénomène connu sous le nom de gravité. Lorsque les particules se déplacent à l'intérieur des collisionneurs de particules, elles déforment l'espace-temps et peuvent focaliser l'énergie comme les lentilles en verre focalisent la lumière.

Lorsque deux particules entrent en collision, chacune peut concentrer l'énergie de l'autre. Si les scientifiques utilisent des modèles basés sur la relativité classique qui excluent les notions de dimensions supplémentaires, "on pourrait s'attendre à la formation de trous noirs à un tiers de l'énergie" que prévu, a déclaré à LiveScience le chercheur Frans Pretorius, physicien théoricien à l'Université de Princeton.

Pourtant, la physique conventionnelle suggère qu'il faudrait un quadrillion, ou un million de milliards de fois plus d'énergie pour former un trou noir microscopique que ce que le Grand collisionneur de hadrons est capable de faire, donc même un tiers de cela est hors de portée humaine. Les scénarios basés sur des dimensions supplémentaires pourraient entraîner la formation de trous noirs à une énergie inférieure, "mais ils ne font aucune prédiction concrète sur ce que cela devrait être", a déclaré Pretorius.

Des trous noirs sans risque

Aussi effrayants que puissent paraître les trous noirs, si les accélérateurs de particules sur Terre peuvent les générer, ces entités infinitésimales ne présentent aucun risque pour la planète.

"La seule idée fausse commune sur les petits trous noirs qui peuvent se former dans le Grand collisionneur de hadrons est qu'ils avaleraient la Terre", a déclaré Pretorius. "Avec à peu près autant de confiance que nous pouvons dire quoi que ce soit en science, c'est complètement impossible."

Pour commencer, le physicien théoricien Stephen Hawking a calculé que tous les trous noirs devraient perdre de la masse au fil du temps, la dégageant sous le nom de rayonnement de Hawking. Les petits trous noirs devraient rétrécir par une telle évaporation plus rapidement qu'ils ne se développent en engloutissant la matière, mourant en une fraction de seconde, avant de pouvoir s'engorger d'une quantité importante de matière.

Même si l'on suppose que Hawking a tort et que les trous noirs sont plus stables que cela, les minuscules trous noirs ne poseraient aucun danger. Parce que les trous noirs microscopiques seraient créés dans un accélérateur de particules, ils devraient conserver une vitesse suffisante pour échapper à la gravité terrestre. De plus, s'il y en a qui sont piégés, ils sont si petits qu'il faudrait à chacun plus que l'âge actuel de l'univers pour détruire ne serait-ce qu'un milligramme de matière terrestre.

"Ces trous noirs seraient trop petits pour consommer une quantité importante de matière", a déclaré Pretorius.

Pretorius et son collègue William East ont détaillé leurs découvertes en ligne le 7 mars dans la revue Physical Review Letters.


Les bases du trou noir

En arrivant pour la première fois à un trou noir, vous serez probablement frappé par à quel point c'est complètement, complètement… ennuyeux. Le trou noir lui-même est simplement un orbe noir insondable qui traîne quelque part au loin. Les trous noirs ne font rien d'autre que de s'asseoir et de graviter. En fait, ils sont connus pour être faciles à manquer : à moins qu'ils ne se nourrissent activement de matière ou qu'ils ne se penchent/bloquent par hasard la vue sur une étoile en arrière-plan, vous ne pouvez tout simplement pas les voir. Une fois que vous savez qu'il y en a un, vous pouvez commencer à vous amuser.

La taille de l'orbe est déterminée par la masse du trou noir dans une célèbre équation dérivée pour la première fois par l'astronome allemand Karl Schwarzschild, et le rayon de cet orbe porte son nom (le rayon de Schwarzschild). Les plus petits trous noirs ont des rayons de Schwarzschild pas plus grands que Manhattan, les plus grands pourraient englober l'ensemble de notre système solaire.

L'orbe lui-même représente l'horizon des événements du trou noir. C'est la région où l'attraction intérieure de la gravité devient si forte que rien, pas même la lumière, ne peut s'échapper. Alors que les objets gravitationnels attirent constamment l'espace-temps vers eux, les trous noirs attirent si intensément que, à l'horizon des événements, l'espace-temps lui-même se précipite plus rapidement que la vitesse de la lumière. Si vous voulez vous échapper, vous devez lutter contre ce courant extrême de l'espace-temps. Puisque vous ne pouvez pas, vous êtes pris au piège.

Beyond the weirdness of the event horizon, however, there’s nothing strange about orbiting a black hole.

That’s because gravity is just gravity. Your gravitational attraction to the Sun, for example, depends entirely on the mass of the Sun. Same for a black hole. You could replace our Sun with a one-solar-mass black hole and the orbits of the planets would be completely unperturbed (sure, all the plants would die and everything would freeze from the lack of light, but that’s a different problem).

As long as you are far enough away from the black hole itself, nothing seems out of the ordinary. You can maintain a stable orbit around a black hole for eternity if you wanted to. And thankfully for anyone wanting to take up residence there, we can calculate what “far enough away” really is. It’s called the innermost stable circular orbit (ISCO), which is pretty much exactly what the name implies. For a simple, non-rotating black hole, it’s three times the Schwarzschild radius. Within that distance, stable circular orbits are impossible, and you either have to eject yourself to the freedom of empty space or allow yourself to plummet below the event horizon.

For a more realistic situation where the black hole is rotating, the ISCO is much harder to calculate, and depends on how quickly the black hole is rotating and whether your orbit is going with the spin of the black hole (prograde) or against it (retrograde). In general, though, as long as you’re more than 10 times the Schwarzschild radius away from the black hole, you’re good.


Could anything consume a small black hole? - Astronomie

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How Black Holes Both Consume and Eject Material

January 5, 2005 ::

Chandra X-ray Image of MS 0735.6+7421
With the announcement of the most powerful eruption ever witnessed in the Universe in the galaxy cluster MS 0735.6+7421, astronomers are seeing that how supermassive black holes eject matter is just as interesting as how they consume it.

This discovery, as is often the case, leads to more questions: How can black holes eject so much energy and material? Have similar eruptions been seen, or is this some sort a cosmic loner? What does it teach us about supermassive black holes and about the galaxies where they reside?

To begin with, it sounds illogical that black holes could even generate massive eruptions. After all, hasn't it always been said that nothing, not even light, can escape a black hole? This remains true, but only when matter passes inside the "event horizon" of a black hole. This is a black hole's point of no return, when nothing is capable of escaping from its intense gravity. In other words, it's what puts the "black" in "black holes."

But, knowing the size of the feast does not identify its contents and astronomers are not sure what was swallowed by the black hole in MS 0735. One possibility is that it comes from the enormous reservoir of hot gas visible in the Chandra image. If the hot gas in the inner part of the galaxy cluster was able to cool down quickly enough, it could collapse onto the black hole in vast amounts. In this scenario, as the sinking gas fed the swirling disk around the black hole, energy released through the erupting jets would then reheat the remaining gas in the cluster. As the energy from the eruption dies down, the gas would start cooling again until this whole process repeats itself.

This scenario could help address a mystery in the life cycle of galaxies. That's because astronomers expect, without the black hole as a heat source, the hot gas near the center of the cluster should keep cooling until it eventually forms many, many new stars. The problem is that astronomers are not finding this excess of stars. Therefore, it may turn out that what these black holes eat might be the key to understanding several different fields of astrophysics: the evolution of supermassive black holes and the evolution of galaxies and the clusters they inhabit. The dining habits of black holes may influence all three of these fields.

How does the powerful eruption in MS 0735 compare with events seen in other galaxy clusters? Sometimes the Chandra images show no evidence at all for energetic events. But, recent Chandra observations have shown evidence for extremely powerful eruptions in both Hercules A and Hydra A (with masses of 170 million and 50 million Suns swallowed respectively). The size, energy and power of the cavities in MS 0735 are the largest of the three, but the others are not far behind.

The large size of these cosmic meals comes as a surprise. A recent study suggests that other large black holes have grown very little in the recent past, and that only smaller black holes are still growing quickly. These three black holes have had the ultimate super-sized meals, just when everyone was ready to believe that they are on starvation diets.

Size Comparison of MS 0735.6+7421 & Perseus Cluster
A much less powerful system of cavities is found in the Perseus cluster. This cluster earned widespread recognition because Chandra determined that the black hole is generating the deepest "note" detected in the Universe. More than just being impressive acoustically, these sound waves are more good evidence for the cycle of cooling, black hole-jet eruptions, heating of gas, followed by more cooling, etc.

The cavities in Perseus required large amounts of energy to form, but they are puny compared to the ones in MS 0735. The cavities in MS 0735 are over 10 times larger in physical size and they are expected to get bigger, unlike with Perseus. Even more impressively, about 250 times more energy was required to generate the MS 0735 cavities. All of this is not to say that the supermassive black hole in Perseus is a wimp, just that it has a very different diet: a lot of small, evenly spaced meals instead of occasional feasts.

An obvious follow-up question arises: what do we know about the sound in MS 0735? The sound waves in Perseus are generated when the expanding cavities slow down below the speed of sound and push against the cluster gas. In MS 0735, the cavities are still growing at supersonic speeds, despite their colossal size.

Animation of Eruption from Supermassive Black Hole
Sound waves may eventually be generated when the cavities slow down. If the eruption near the supermassive black hole repeated itself then the resulting "note" would potentially be far deeper than the one in Perseus. However, no tell-tale ripples are visible in the Chandra image.

Because the cavities are so large in MS 0735, they extend almost to the edge of the observed extent of the hot gas cloud in this cluster. Outside the cavities the X-rays are so faint that even extremely long observations with Chandra might never detect any ripples due to sound waves. In a sense the eruption may simply be too powerful to allow a detection of MS 0735's note.