question sur l'Hydrogène

[Nadav]

bonjour

 

Les milliards de milliards d'étoiles de l'univers convertissent depuis des milliards d'années l'hydrogène (élément largement majoritaire dans le cosmos) en hélium et d'autres éléments plus lourds encore.

 

- Existe t'il dans le cosmos un processus permettant la création d'hydrogène pour compenser la consommation qui en est faite par les étoiles?

 

- Si non, à terme, est-il possible que l'hydrogène se raréfie au point de réduire les possibilités de formation d'étoiles?

 

- Sait-on si la proportion d'hydrogène a diminué depuis l'apparition de la matière, après le big bang.

 

- Peut-on imaginer qu'à terme, faute d'hydrogène suffisant, des étoiles se forment à partir de l’effondrement gravitationnel de nuages d'hélium? (de telles étoiles seraient j'imagine impérativement très massives pour permettre les réactions de fusion nucléaire à partir de cet élément plus lourd que l'hydrogène)

 

D'avance merci

[jarnicoton]

- non

- oui

- oui

- non

[Nadav]

du second oui (hydrogène raréfié au point de réduire les possibilités de formation d'étoiles) pourrait-il être une raison programmée de la fin de l'univers?

 

plus de nouvelles étoiles, puis plus d'étoiles du tout (une fois les étoiles residuelles mortes), puis que des trous noirs super massifs (lol)

Modifié 8 octobre 2012 par Nadav

[pascal_meheut]

La création d'étoiles a déjà diminué. Pour la "fin de l'univers", il y a plusieurs scénarios suivant les hypothèses physiques, la vitesse d'expansion mais celui que tu décris fait partie des possibles.

 

Note que si on passe par une phase où il n'y a que des trous noirs, ca n'est pas la fin : ils s'évaporent.

 

Et puis il y a aussi la question de la stabilité du proton, etc.

[Nadav]

La création d'étoiles a déjà diminué. Pour la "fin de l'univers", il y a plusieurs scénarios suivant les hypothèses physiques, la vitesse d'expansion mais celui que tu décris fait partie des possibles.

 

Note que si on passe par une phase où il n'y a que des trous noirs, ca n'est pas la fin : ils s'évaporent.

 

Les trous noirs peuvent s’évaporer, bigre.. est-ce que cela a voir avec les jets de matières expulsés par certains trous noirs supermassifs, comme celui de M 87? D'ailleurs sait-on de quelles particules sont constitués ces jets?

 

Et puis il y a aussi la question de la stabilité du proton, etc.

Je ne connaissais pas ce sujet, va falloir que je me documente..

[pascal_meheut]

Les trous noirs peuvent s’évaporer, bigre.. est-ce que cela a voir avec les jets de matières expulsés par certains trous noirs supermassifs, comme celui de M 87? D'ailleurs sait-on de quelles particules sont constitués ces jets?

 

Non, les éjections de matière comme ca sont liés à l'accélération que le champ gravitationnel d'un trou noir est capable de donner à la matière autour. Elle ne tombe pas toute dedans et celle qui s'en va a une vitesse importante.

 

L'évaporation est liée à des phénomènes quantiques.

 

Je ne connaissais pas ce sujet, va falloir que je me documente..

 

Il y avait eu un très bon article dans un Pour la Science, peut-être un numéro spécial sur les différents scénarios de "fin de l'univers". Dans l'un d'eux, je crois que ca se terminait avec des boules de fer.

 

Je n'ai plus la référence mais je suis presque sur que c'est ca :

 

http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/f/fiche-article-la-fin-de-la-cosmologie-26755.php

 

On peut l'acheter en ligne.

Modifié 9 octobre 2012 par pascal_meheut

[Nadav]

Non, les éjections de matière comme ca sont liés à l'accélération que le champ gravitationnel d'un trou noir est capable de donner à la matière autour. Elle ne tombe pas toute dedans et celle qui s'en va a une vitesse importante.

L'évaporation est liée à des phénomènes quantiques.

 

Le principe est complexe j'imagine.. Ainsi même les trous noirs ne seraient pas éternels!

Est-ce une hypothèse théorique ou bien ce phénomène d'évaporation a t'il été prouvé ou suspecté par l'observation?

[pascal_meheut]

Non, ca n'est pas observé déjà parce qu'on na pas d'observation de trou noir mais la théorie est assez solide et on a des cas concrets sans trou noir qui la confirment.

 

Le principe n'est pas trivial mais pas non plus super compliqué : dans le vide, tu as en permanence des paires de particule/antiparticules qui apparaissent et qui disparaissent. C'est une conséquence des principes d'incertitude de la mécanique quantique.

 

Donc, comme elles apparaissent puis se détruisent l'une/l'autre, le bilan est nul.

 

Maintenant, tu prends un trou noir isolé. De temps en temps, la paire particule/antiparticule va apparaitre à cheval juste sur son horizon.

L'une d'elle va alors être avalée par le trou noir.

 

Donc, l'autre ne va pas être détruite. Bilan : 1 particule de plus qui est bien réelle.

 

A cause de la conservation de la matière/énergie, il faut bien qu'elle soit sortie de qque part. Donc du trou noir, le seul truc dans le coin.

 

Donc le trou noir a perdu 1 particule. Tu laisses mijoter un 10 puissance un grand nombre d'années et il s'évapore comme ca.

 

Note que les tout petits trous noirs qui pourraient exister, ceux que le conspirationnistes/catastrophistes disaient que le LHC du CERN allait créer et détruire s'évaporent en un rien de temps alors que les super-massifs mettent très, très longtemps.

[Nadav]

Hum.. ah oui c'est assez subtile

 

Excuses si je dis une grosse bétise (lol), les particules/antiparticules ont bien à voir avec la matière/antimatière? Donc si oui, la matière est absorbée par les trous noirs mais pas l'anti-matière.. un trou noir fait d'anti-matière (anti-trou noir en quelque sorte) ne serait donc pas envisageable?

Cette évaporation est donc lente, de l'ordre de plusieurs milliards d'années je présume? (pour un trou noir supermassif)

 

Puisque le fil a dévié sur les trous noirs, puis-je poser deux autres questions à ce sujet?

 

1- Les trous noirs stellaires, résidus d'anciennes étoiles très massives, seraient parait-il des millions dans une galaxie comme la voie lactée..

Sait-on comment ces trous noirs isolés se déplacent au fil du temps, peut-on supposer qu'ils finissent par se rapprocher du centre au fil de leurs rotations galactiques, pour finalement se mélanger avec le trou noir central ? (ce qui expliquerait peut-être pourquoi les trous noirs au centre des galaxies soient si massifs)

 

2- A t'on déjà observé les indices d'une fusion de 2 trous noirs?

Modifié 11 octobre 2012 par Nadav

[jarnicoton]

Pas besoin de payer pour avoir une excellente explication de l'évaporation des trous noirs : gratuit sur mon blog, lien en signature, suffit de chercher dans la rubrique astronomie, d'ailleurs presque vide ; on a donc bientôt trouvé.

[pascal_meheut]

les particules/antiparticules ont bien à voir avec la matière/antimatière?

 

Donc si oui, la matière est absorbée par les trous noirs mais pas l'anti-matière.. un trou noir fait d'anti-matière (anti-trou noir en quelque sorte) ne serait donc pas envisageable?

 

Non, en fait tout est absorbé. Dans le scénario que j'ai décrit, c'est 1 fois sur 2 la particule qui est absorbée et l'autre fois l'anti-particule.

Du point de vue du trou noir, ca ne change pas grand chose d'absorber une particule ou une anti-particule, il bouffe tout pareil.

 

Cette évaporation est donc lente, de l'ordre de plusieurs milliards d'années je présume? (pour un trou noir supermassif)

 

Encore plus lente que ca, c'est évaluer à 10^65 ans pour un stellaire et 10^90 ans pour un supermassif.

Une éternité en gros comparé à l'age de l'univers.

 

 

1- Les trous noirs stellaires, résidus d'anciennes étoiles très massives, seraient parait-il des millions dans une galaxie comme la voie lactée..

Sait-on comment ces trous noirs isolés se déplacent au fil du temps, peut-on supposer qu'ils finissent par se rapprocher du centre au fil de leurs rotations galactiques, pour finalement se mélanger avec le trou noir central ? (ce qui expliquerait peut-être pourquoi les trous noirs au centre des galaxies soient si massifs)

 

Ils n'ont pas plus de raison de se rapprocher du centre qu'une étoile (ou que les planètes dans notre système solaire par ex).

En fait, ils peuvent tourner en orbite comme le reste de la galaxie très longtemps et si perturbation forte (qui sont rares), changer d'orbite, tomber vers le centre ou se faire éjecter de la galaxie.

 

Pour la masse des trous noirs centraux, tu n'as pas forcément besoin d'autres trous noirs stellaires : il suffit de bouffer des nuages de gaz. Et ca n'en a pas l'air mais un nuage de gaz peut avoir une masse bien plus grande qu'une étoile et que donc un trou noir stellaire.

 

2- A t'on déjà observé les indices d'une fusion de 2 trous noirs?

 

Attends 3000 ans :

 

http://www.cirs.net/breve.php?id=185

 

Sinon, on a aussi observé des indices du phénomème inverse : 2 galaxies fusionnent et l'un des trous noirs supermassif ne fusionne pas avec l'autre mais est éjecté.

 

http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/actualite-l-expulsion-d-un-trou-noir-29953.php

[Nadav]

merci Pacal

Modifié 12 octobre 2012 par Nadav

[Smith]

Pour le destin de l'univers à long terme, il y a plusieurs entrées intéressantes dans le livre de Trinh Xuan Thuan : Dictionnaire amoureux du ciel et des étoiles.

 

A propos de l'ère stellaire, il la fait durer 100 000 milliards d'années (10exp14), correspondant à l'épuisement des réserves d'hydrogènes des étoiles de plus faible masse.

 

Le destin à long terme de l'univers est vraiment fascinant, même si très spéculatif.

 

Fascinant, par exemple si l'on pense que la vie est apparue sur terre 7 milliards d'années seulement après le BB, soit moins de 10exp-12% de la durée totale de l'ère stellaire (si ce chiffre de 10exp14 année est fiable).

 

 

Edit : Pascal a raison, dans le n° spécial de Pour la science d'Avril/Juin 2011 il y a un article de Riazuelo à propos du destin à long terme de l'univers, on y retrouve d'ailleurs la durée de l'ère stellaire de TXT (10exp14). Et si le proton est stable, alors l'univers se terminerait en poussière de fer (après 10exp10exp76 années).

Modifié 12 octobre 2012 par Smith

[sixela]

...dépendant de l'évolution de l'expansion. Si un "Big Rip" arrive avant l'évaporation des trous noirs, ça change quand même le pronostic. Les données actuelles donnent à penser que même s'il y aura un Big Rip ce sera dans très longtemps, mais pour savoir ce qui se passera à très grande échelle de temps, bien après l'extinction des étoiles, il y a pas mal d'incertitudes.

[Nadav]

Questions naïves encore, toujours à propos de l'évaporation de particules d'un trou noir

Quelle est la nature possible des particules ou d'anti-particules qui s'échappent ainsi?

Pascal a décrit le mécanisme du phénomène, mais que se passe t'il ensuite pour la particule ainsi libérée, j'imagine qu'elle doit "s'évaporer" particulièrement vite et loin sous peine subir à nouveau l'attraction gravitationnelle du trou noir en question

[pascal_meheut]

Quelle est la nature possible des particules ou d'anti-particules qui s'échappent ainsi?

 

J'aurais dit n'importe quoi intuitivement mais en fait, il y a des contraintes liées à sa température.

Donc au début, il n'émet que des photons et peut-être des gravitons et des neutrinos. Vers la fin, aussi des muons et des quarks.

P.S :le photon est sa propre anti-particule.

 

Pascal a décrit le mécanisme du phénomène, mais que se passe t'il ensuite pour la particule ainsi libérée, j'imagine qu'elle doit "s'évaporer" particulièrement vite et loin sous peine subir à nouveau l'attraction gravitationnelle du trou noir en question

 

Oui mais vu qu'il émet surtout des photons, la vitesse n'est pas un problème.

 

Tu peux lire :

 

http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89vaporation_des_trous_noirs

 

Il y a pas mal d'équations mais on peut lire uniquement le texte et avoir plein d'infos.