Bart Simpson

Merci Bruno d'avoir penser à moi L'exposé de GeoffreyJoe est très intéressant. Et le monde se divise en 2 catégories: ceux qui mettent des traits d'unions pour rien et ceux qui n'en mettent pas

Merci pour cet exposé sur OJ 287 dont je suis un grand admirateur. J'ignorais que le petit trou noir traversait le disque d'accrétion du gros durant son parcours. Mais si les flashs sont distant de plusieurs années (le prochain vers 2030), combien de temps est ce qu'ils durent? Ça doit dépendre de la vitesse de rotation du petit TN et de l'épaisseur du disque d'accrétion.

Je vous remercie tous pour votre participation à cette discussion et votre patience à vouloir m'expliquer et me partager vos connaissances. C'était très instructif . Ecouter des conférences sur Youtube, ou lire des articles c'est bien, mais on ne peut jamais lever le doigt pour poser une question. Ce qui fait l'intérêt de ces échanges interactifs. Omer n'a pas compris ce que je bricolais sur ce forum, mais Marge est très fière de moi pour avoir lâcher mon skate pendant de temps là Bart

Ah oui pardon, je n'avais pas compris le titre: Il s'agit d'une fusée de SpaceX.

Cette discussion me permet de rebondir comme un enchainement parfait sur ma seconde question : Dans mon roman j'écris, pour décrire le cahot de l'univers, que : « Les trous noirs dévorent les galaxies » . Je ne sais pas si je peux conserver cette phrase. D’abord, il ne s'agit pas de tous les TN. Les TN stellaires par exemple, après effondrement de leur étoile d'origine, me semblent très peu actifs et rester pépère dans leur coin, retenant divers objets en orbite à peu près stable. Cela, de la même manière que nombreux TN de type « noyau galactique non actifs », comme Sagittarius qui ne mange presque rien, et se contente de retenir toute la voie lactée en orbite autour de lui, de manière inoffensive. Les TN actifs en revanche, comme notamment les quasars, dévorent belle et bien de grandes quantités de matière. J'avais trouvé sur le net que les quasars peuvent engloutir jusqu'à l'équivalent en matière de 3 millions de planètes Terre par an. Joli coup de fourchette Mais un quasars mange le disque d'accrétion de matière qui est à sa portée. Peut être pas la galaxie elle même qui reste en orbite à peu près stable autour de lui. Je ne sais pas jusqu'où s'étend le repas des quasars. N'est-ce pas exagéré, de dire que les TN peuvent dévorer les galaxies ? Ou peut être dans un autre cas de figure : lors de la collision de 2 galaxies, le TN central le plus gros des 2 n'engloutit-il pas une partie important de la galaxie rencontrée ?

DougB: de quoi s'agit-il? Cet objet ressemble à une galaxie. Mais il est beaucoup trop gros, il occupe la place de la lune dans le ciel.

J'avais jusque là pour définition d'un quasar : Un TN hyper massif entouré d'un disque d'accrétion tournant autour à presque la vitesse de la lumière et dont il se nourrit. Les quasars sont les objets les plus énergétiques de l'univers, cette énergie (ou rayonnements émis) venant du disque d'accrétion, étant donné sa vitesse de rotation et sa température élevée. Je n'avais pas noté que les quasars étaient nécessairement le centre d'une galaxie, et plus précisément d'une « galaxie active ». Pour moi la matière rayonnante était seulement le disque d'accrétion. Ma définition n'était donc pas complète. Il faut y rajouter « centre d'une galaxie active ». Sur Wikipédia le quasar est défini comme « un trou noir supermassif au centre d'une région extrêmement lumineuse (noyau actif de galaxie). Les quasars sont les entités les plus lumineuses de l'Univers » Alors j'ai été vérifié sur Wikipédia ces notions de TN actif ou non-actif, de galaxie active, et de Noyau de galaxie actif. Voilà ce que j'en résume : Un TN actif est un TN qui absorbe de la matière. Cela engendre : - Un disque d'accrétion de matière - Une émission d'énergie (due a ce disque d'accrétion) - Il peut être (avec la masse lumineuse qui l'entoure) mais pas nécessairement, un noyau galactique actif (= AGN pour « Active Galactic Nucleus »). Un TN non-actif, serait donc un TN qui n'absorbe plus de matière, ayant fait le ménage autour de lui, et n'émettant pas de lumière par l’intermédiaire d'un disque d'accrétion. Par exemple un TN stellaire. Un noyau actif (AGN) est une région compact au centre d'une galaxie dont la luminosité est beaucoup plus intense que la normale n'étant pas d'origine stellaire, mais due à un disque d'accrétion d'un TN hyper-massif. Une galaxie active est une galaxie abritant un noyau actif (AGN). Si elle est très lumineuse c'est à cause de son noyau actif et non de ses étoiles. Donc : Un TN n'émet pas lui même de lumière, il n'est donc pas à lui seul un noyau actif (AGN). Si il est un TN actif, alors il absorbe de la matière et crée un disque d'accrétion qui lui, émet de la lumière. Si il est très gros, hyper-massif, alors la lumière émise par le disque d'accrétion devient extrêmement forte, et la combinaison de ce TN hyper-massif + le disque d'accrétion est un quasar. Ce quasar (si il est au centre d'un galaxie) s'appelle aussi un noyau actif (AGN). Cette galaxie est alors une galaxie active . D'après ce que je comprend de MKPanpan : de toute façon un quasar est forcément au centre d'une galaxie, donc forcément un noyau actif. « Quasar » et « Noyau actif (AGN)» ne sont que 2 synonymes.

J'en profite pour faire une petite parenthèse totalement hors-sujet et vous présenter mon tableau préféré de Dali : "Dali's Christus Hypercubus". Le pauvre Christ crucifié sur un hypercube. Il est fou ce Dali !

Merci pour le conseil. Ça pourrait bien être mon prochain livre à lire. Pour l'instant je suis sur la lecture de "Seuls dans l'univers" de Jean-Pierre Bibring, qui traite d'un tout autre sujet (la vie extra-terrestre). On ne trouve guère de quasars... Que veux tu dire par là? Pourtant OJ 287 est classé comme "quasar". Bon d'accord, il se trouve à 3,5 milliards d'AL, donc l'image qu'on observe actuellement date de bien longtemps. Aujourd'hui, peut être que OJ 287 a absorbé tout ce qui orbitait autour de lui (notamment le disque d'accrétion e matière) et qu'il est devenu le centre d'une galaxie. Oui, j'ai bien ça en tête. Tout cela est "schématique". Ce sont des images que l'on se crée car notre cerveau a besoin d'images (même fausse et approximatives). C'est un peu comme de voir ce volume pour se représenter un hypercube. Notre cerveau ne peut pas concevoir l'image d'un hypercube en 4 dimension. Par contre, si on le dépliait pour le coller dans nos 3 dimensions (comme on déplie un cube en 3D pour le coller sur feuille en 2D), on devrait voir ça : (même si cela reste hyper théorique) Visualiser l'intérieur d'un TN et visualiser cet hypercube déplié me semble être un processus mental similaire.

Donc si j'ai bien suivi, la « densité » d'un TN est variable d'un TN à un autre, elle peut être très forte ou très faible, mais sa « compacité » est une constante qui sera la même pour tous les trous noirs. D'ailleurs, si je calcul la compacité d'un TN à partir de son rayon, d'après les 2 formules suivantes : - R(en km) = 3 X M (en masse solaire) - Compactité = R(en m) / M (en kg) (le calcul est assez fastidieux car la 1ère formule n'est pas en unité SI, il faut tout convertir) je trouve bien une valeur constante: Compacité = 1,5 x 10^-27 m/kg … Maintenant j'ai toutes ces données sur OJ 237 : - Sa masse = 36.1039 kg - Son rayon = 54.109 km - Sa densité moyenne = 0,0546 kg.m3 - Sa compacité = 1,5 x 10-27 m/kg À présent, je vais chercher à me représenter comment la matière est répartie dans à l’intérieur, en prenant en compte le commentaire de MKPanpan. L'image que j'ai actuellement d'un TN est une sphère + ou – grosse (c'est l'horizon des événements) avec un point au centre qui contient toute la masse du TN concentrée. Un point qui n'a pas de dimension, sinon infiniment petite, c'est un point mathématique. Et entre la sphère d'horizon et le point : du vide distordu. Mais cela dépend surtout du point de vu de l'observateur. Prenons comme exemple le soleil, comprimons le pour qu'il prennent un rayon de 3km. Alors il devient un TN. Mais un TN « stellaire » (je pense que c'est aussi un TN de Scwarzschild, le plus simple des TN), « l'espace temps se casse la gueule » à l''intérieur, et toute la matière comprimée dans le rayon de 3Km s'effondre et se dirige sur le point central. Mais pour cet effondrement, il faut un certain temps. Donc selon les points d'observations : CAS N°1 : L'observateur est depuis le début de l’expérience dans la sphère de Rayon 3km (le pauvre). L’effondrement est presque instantané, et presque immédiat, il observe un point central concentré, et du vide distordu autour jusqu'à la limite de l'horizon. (Passons sur le détail que l'observateur est lui même concentré dans le point, donc en réalité il ne doit plus voir grand chose, on va dire qu'il avait un scaphandre spécial :D). CAS N°2 : L'observateur est à l’extérieur de la sphère de 3km. Alors de son point de vu le temps s'arrête à partir de l'horizon du TN et jusqu'en son centre. Donc l’effondrement ne se produit jamais. La matière du soleil comprimée commence à peine de se concentrer sur le point central, mais se fige aussitôt. L'action est « en cour », mais sur un temps infini, donc on pourrait presque dire « en pause ». Aussi la matière reste telle qu'elle était lorsque le soleil à attend ce rayon de 3km : répartie de manière homogène, avec une densité uniforme en tout point. Comme nous sommes en réalité des observateur de TN stellaires exclusivement placés à l’extérieur des TN, alors de notre point de vu, la matière n'est jamais arrivée au centre, pour aucun TN, et elle est répartie de manière homogène. Alors on peut bien parler de « densité » des TN sans faire d'abus de langage. Vous me direz peut-être que je confond tout, mais voilà comment je comprend le poste de MKPanpan. A présent, puis-je appliqué ce raisonnement à un TN Hyper-massif comme OJ 237 ? J'ignore comment se forment les TN Hyper-massif, mais ce ne sont pas des effondrements d'étoile en fin de vie comme les TN Stellaires. Toutefois : - Soit les TN Hyper-massifs ont toujours existé, n'ont pas de « naissance » pas de « début », et alors du point de vu de l’observateur extérieur : toute la matière est déjà comprimée dans le point central, depuis tout le temps. Mais un objet sans commencement, dans un univers qui a lui même un commencement (le big-bang) c'est assez louche comme hypothèse. - Soit les TN Hyper-massif on une date de naissance, et alors un observateur exterieur se retrouve dans la même situation que le CAS N°2 : la matière n'a pas eu le temps de s’effondrer sur le centre, et le TN est à peu près homogène. Et cela, même si la date de naissance est extrêmement ancienne, vu que le temps s’arrête sur la surface d'horizon des événement . 1 million d'années ou 13,8 milliards d'années, ne ferons pas avancer davantage le schmilblick... Oula ! Je sens que j'ai encore lancé un pavé dans la marre qui provoque des vagues d'hypothèses fausses

Bruno: Je pense qu'il y a des fautes de frappe dans cette réponse : Ne voulais tu pas plutôt écrire : Compacité (Sagittarius) = R/M (et non pas M/R) et le résultat est 1,5 x 10-27 (et non pas 1,5 x 1027) De même : Compacité(OJ 287) R/M = 1,5 x 10-27 C'est bien ça ? Sinon je n'ai rien compris à ce calcul de compacité... La bonne formule de la compacité c'est R/M ou l'inverse? Je vous remercie pour avoir confirmé mes calculs et pour votre intérêt. Je comprend mieux la différence entre « densité » et « compacité » à présent. Bon week end:)

Bruno : Dans mon roman je présente OJ 287 comme étant un quasar (l'un parmi les plus gros et plus spectaculaires que l'on connaisse). Le but est de définir ce qu'est un « quasar » puis d'en donner un exemple et une description, tout en restant le plus simple possible. Sur le premier jet de mon roman, j'avais comme image pour un TN : la masse de la terre comprimée dans une orange. Ce qui revient à peu près au soleil comprimé dans une sphère de 3 km de rayon. Et pour moi c'était ça la description simplifiée d'un trou noir : cette densité. J'ai donc présenté OJ 287 comme une sphère 18 fois plus grande que l'orbite de Pluton, une sphère qui serait remplie « d'oranges noires » chacune aussi massive que la terre. Mais je me suis rendu compte que cette image est totalement fausse. Je dois corriger cette partie du roman qui est bidon. Aussi, je cherche à calculer la taille de OJ 287 pour le présenter au plus juste, et sa densité parce que j'ai besoin de bien comprendre les choses, afin d'en trouver une image simplifié, mais correcte. Je parle bien pour l'instant d'une « densité moyenne ». (Comme l'explique Darkside « Il y a en effet sans doute beaucoup de vide derrière l'horizon avant d'arriver au "noyau"...) Surtout que les véritables scientifiques vulgarisateurs parlent eux-même de densité d'un TN hyper-massif proche de celle de l'eau (c'est ça qui a remit en cause l'image que j'avais d'un TN). Cela permet de me représenter un peu mieux les choses et de les comparer entre elle. Donc pour le moment, je cherche à corriger mes connaissances un peu trop fragiles et mieux comprendre ce qu'est un TN de manière générale, et un TN hyper-massif. Pour l'instant, je me place du point de vue d'un observateur extérieur au TN pour ne pas tout compliquer en subissant les distorsions spatio-temporelles. Même s'il est intéressant ensuite de franchir la frontière de l'horizon et de d'observer les choses avec cet autre point de vue. Mais pour l'instant, je reste au dehors "La satisfaction d'avoir vu OJ 287", c'est déjà superbe :). Avec mon télescope de diamètre 114mm je ne pense pas que j'aurais cette joie, alors pour l'instant je l'imagine . L'orthographe ce n'est pas mon point fort, et je me fait corriger au finale. Je note « OJ 287 » sans tiret

Alors là oui, autant pour moi, j'ai omis 1030 dans la masse du soleil. C'est gros comme erreurs ! Je vais fair gaffe ! Concernant la formule de Luminet : « R = 3 M », oui R est exprimé en km et M en masse solaire. Et j'ai retrouvé cette formule sur internet, par exemple ici : https://www.qwant.com/?client=ga&q=formule+de+la+taille+d'un+trou+noir&t=web Bruno et MKPpanpan : Oui j'ai converti au début de mes calculs les unités avec celles qui m’arrangeaient pour le finale. Car comme j'ai pour élément de comparaison la densité de l'eau 1g.cm3 (ce que l'on se représente très bien) j'ai voulu tout convertir dans ces unités. Je me rend compte que c'est une très mauvaise idée qui donne lieu a toutes les erreurs possibles pendant les calculs. Il vaut mieux convertir le résultat final si besoin. Alors je vais reprendre tous ces calculs en prenant les valeurs suivantes, dans le SI, en conservant les bonnes unités. Je prend pour valeurs : G (constante gravitationnelle) = 6,67.10-11 m3.kg-1 c (célérité) = 3.108m/s Mⵙ Masse solaire = 2.1030 kg M(OJ 287) = 18.109 Mⵙ = 36.1039 kg M(sagittarius) = 4.106 Mⵙ = 8.1036 kg R(sagittarius) = 12.106 km = 12.106m Et les formules de rayon de TN: - Scwarzschild : R(tn) = 2 G M / c2 (R en mètres, M en kg) - Luminet : R(tn)= 3 x M (R en km, M = masse du TN en masse solaire Mⵙ) Mon but est de calculer le Rayon de OJ 287 (le gros TN du couple) et sa densité. Je fais les mêmes calculs avec Sagittarius, ce qui me permet de bien comprendre les calculs et de comparer les 2 objets. POUR SAGITTARIUS : Avec la formule 2 G M / c2 : R = 2 x 6,67.10-11 x 8.1036 / (3.108)2 R = 11,85.109 m = 11,85.106km Ouf !!! Ça correspond à ce qu'on attendait Avec la formule R = 3 x M : R = 3 x 4.106 R = 12.106 km = 12.109m Victoire !!! J'en déduis le volume de la sphère d'horizon : V = 7,23.1030 m3 Et sa densité : D = 8.1036 / 7,23.1030 D = 1,106.106 kg/m3 soit 1106 tonnes/m3 ce qui est 1000 x plus que l'eau POUR OG 287 : Avec la formule 2 G M / c2 je trouve : R = 53,36.109 km soit 53,36.1012m Avec la formule R = 3 x M : R = 54.109km soit 54.1012m Ce qui est cohérent Son volume : V = 6,59.1041 m3 Et sa densité : D = 36.1039 / 6,59.1041 D = 0,0546 kg.m3 C'est ce résultat qui me semble faible. Ça équivaut à une densité 20 000 fois mois que celle de l'eau... COMPARAISONS : À présent je compare Sagittarius et OJ 287 : - Le volume : V(OJ 287) / V(Sagittarius) = 6,59.1041 / 7,23.1030 = 91.109 OJ 287 est 91 milliards de fois plus gros que Sagitarius ! Extraordinaire ! - La densité : D(Sagittarius) / D(OJ 287) = 20,25.106 Sagittarius est 20 millions de fois plus dense que OJ 287. Ces écarts sont hallucinant. J'ai compris que plus un TN est grand, et moins il est dense, mais ces écarts entre les volumes et les densités sont fous. Je ne me rend pas compte si ces ordres de grandeur sont cohérents, et mes calcul justes.

MKPanpan : je bloque sur la formule que tu donnes pour calculer le rayon d'un TN de Schwarzschild qui n'est pas la même que celle de JP Luminet pour un TN en général (je ne sais pas si c'est lui qui l'a inventée, mais c'est de lui que je l'ai apprise). Tu donnes : R = 2 G M / c² Et JP Luminet donne : R = 3 M Les 2 formules ne correspondent pas, sauf si 2 G / c² = 3, mais ce n'est pas le cas. Je calcule avec les valeurs suivantes : G (constante gravitationnelle) = 6,67.10-11 m3.kg-1 C (célérité) = 3.105 km.s Masse solaire = 2.1033g Si je calcule le rayon de notre trou noir galactique (Sagittarius A) d'une masse de 4.106 soleils avec ta formule ça donne : R = 2 x 6,67.10-11 x 4.106 / (3.105)2 = 5,92.10-15 km Ça ne marche pas. Il y a quelque chose que je n'ai pas saisie dans ta formule. Un problème d'unité ? Le cas spécifique d'un TN de Schwarzschild ? Bon, je refais le calcul avec la formule de Luminet : R = 3 x 4.106 = 12 000 000 km Ok c'était le résultat attendu. Je calcul alors sa densité : V (sagittarius) = 4/3 π (12.1010)3 = 7,238.1039cm3 P (sagittarius) = 8.1039g Densité (sagittarius) = 1,105 g.cm3 Et là on est tout proche de la densité de l'eau. C'est juste ? À présent je calcule la densité de OJ-287 d'après : - son rayon calculé avec la formule de Luminet : R = 54.109 km (soit 54.1015 cm) - son volume = 6,59.1050cm3 - son poids : P = 18.109 soleils (soit 36.1042g) Je trouve une densité = 5,46.10-8 g.cm3 Là c'est vraiment très très faible. C'est 100 millions de fois moins que celle de l'eau. Mon calcul est faux ?

D'après Flogus, voici comment je comprend un TN, de manière très schématique : Il s'agit d'une sphère, qui peut avoir des tailles différentes, très petites ou très grandes. Cette sphère correspond à l'horizon des événement. C'est à dire la frontière à partir de laquelle la lumière ne peut plus sortir. Et au centre de cette sphère, il y a un point (sans dimension) qui contient toute la masse du TN. En ce point, la densité est infinie (ou presque, on ne sait pas exactement) et c'est surtout ce point qui donne la masse du TN. Entre ce point et la surface de l'horizon des événements, la matière (ou bien les « particules ») peuvent être reparties avec différentes densités possibles selon la taille du TN. Ou bien pour être plus précis : « on se sait pas exactement comment ça se passe, et cela reste un mystère ». Donc, parler de la densité d'un TN, ailleurs qu'en sont point centrale, c'est parler de ce qu'on ne sait pas, et dire que la densité peut être celle de l'eau est quelque chose d'assez risqué. Darkside confirme la manière dont je comprend le TN : Il y a l'horizon des événements, qui est une sphère d'une certaine taille, et il y a un point centrale qui concentre toute la masse. Dire qu'il y a une répartition de matière avec une densité entre la sphère et le point est une chose une chose fausse, ou tout au moins incertaine. Alors, lorsqu'on parle d'une densité comme celle de l'eau, il ne s'agit que d'une moyenne, en répartissant de manière homogène la masse du point centrale dans tout le volume de la sphère. Mais en réalité, il est plus juste d'imaginer que toute la masse se situe sur le point du centre, avec une densité infinie, et qu'entre le point et l'horizon il n'y a rien, donc une densité nulle, ou bien « on ne sait pas trop ». ... Pour en revenir au cas précis du gros TN de OJ-287, Mon calcul de sa taille (la sphère de l'horizon) est elle juste ? D'après wikipédia sa masse est de 18x109 masse solaire, j'en déduis (grâce à la formule de J.P. Luminet) une taille de 54x109 km. Ça tient la route ? ... Je note la description du point central du TN d'après Darkside qui est très jolie (bien que difficile a visualiser :D) : "Un noyau bouillonnant d'écume quantique de particules matière-espace-temps de très ... très ... hautes énergies un agrégat d'oscillateurs quantiques de boucles de Feynman en superposition d'état qui vibrent à l'unisson à des fréquences inimaginables des fluctuations quantiques si énormes qu'elles arrivent par effet tunnel à ressortir, créant ainsi le rayonnement de Hawking, voire à créer des bébés-univers dans leur propre espace-temps."