Les trous noirs supermassifs peuvent ne pas être denses

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Les trous noirs supermassifs peuvent présenter une densité très faible, parfois plus faible que l'eau. En revanche, leur taille elle est bien "supermassive" : exprimée par le rayon de Schwarzschild elle peut atteindre plusieurs milliers d'unités astronomiques.

Ce sont les petits trous noirs stellaires qui atteignent les densités les plus élevées. Ainsi, le plus petit trou noir détecté concentre dans ses 24 km de diamètre l'équivalent de 3,8 masses solaires. La Terre entière y tiendrait dans le volume d'une cacahuète.


Commentaires préférés (3)

Les sources me semblent bien affirmatives, dans ces questions où nous avons peu de certitudes et où de nombreuses cosmologies contradictoires s'affrontent.
Source: mon cours de Rochester, qui présente les théories les plus fréquemment admises, mais seulement comme des hypothèses. Pas une ne rencontre aucune objection.

a écrit : Les sources me semblent bien affirmatives, dans ces questions où nous avons peu de certitudes et où de nombreuses cosmologies contradictoires s'affrontent.
Source: mon cours de Rochester, qui présente les théories les plus fréquemment admises, mais seulement comme des hypothèses. Pas une ne rencontre aucune objection.
Je suis complètement d'accord avec toi, vis-à-vis des affirmations scientifiques, qui ne sont en faite que des hypothèses. Bien trop souvent, on a pris pour acquis des événements ou des théories, qui sont apparues être fausses.

En revanche, pour notre exemple, il se trouve que les densités de trou noir, et l'image que la Terre rentrerais dans une cacahuète est correcte et prouvée. (enfin la cacahuète, c'est propre à l'anecdote xD).

Alors il me semble qu'une petite clarification est nécessaire : le rayon de schwarzchild n'est pas le rayon d'un trou noir ; il représente pour un objet donné le rayon de la sphère dans laquelle on devrait le compresser pour obtenir un trou noir.

Par exemple, le rayon de Schwarzchild du soleil est de 2km : si on arrive à stacker toute la matière du soleil dans une sphère de 2km de rayon ou moins, il deviendra un trou noir. Cela ne signifie pas qu'il fera cette taille au demeurant.

Pour les curieux, le rayon de Schwarzchild vaut (2*constante de gravitation universele*masse de l'objet)/(2*vitesse de la lumière au carré) :)


Tous les commentaires (43)

"La Terre rentrerait dans une cacahuète". J'ai beau avoir déjà entendu des comparaisons pareilles, mon esprit n'arrive pas à le concevoir...

Les sources me semblent bien affirmatives, dans ces questions où nous avons peu de certitudes et où de nombreuses cosmologies contradictoires s'affrontent.
Source: mon cours de Rochester, qui présente les théories les plus fréquemment admises, mais seulement comme des hypothèses. Pas une ne rencontre aucune objection.

a écrit : Les sources me semblent bien affirmatives, dans ces questions où nous avons peu de certitudes et où de nombreuses cosmologies contradictoires s'affrontent.
Source: mon cours de Rochester, qui présente les théories les plus fréquemment admises, mais seulement comme des hypothèses. Pas une ne rencontre aucune objection.
Je suis complètement d'accord avec toi, vis-à-vis des affirmations scientifiques, qui ne sont en faite que des hypothèses. Bien trop souvent, on a pris pour acquis des événements ou des théories, qui sont apparues être fausses.

En revanche, pour notre exemple, il se trouve que les densités de trou noir, et l'image que la Terre rentrerais dans une cacahuète est correcte et prouvée. (enfin la cacahuète, c'est propre à l'anecdote xD).

J'avoue que j'ai un souci avec la formulation "taille supermassive", même avec les guillemets :D. Ce qui est supermassif dépend de la masse. En fait ça revient à dire que les trous noirs peuvent être supermassifs sans être particulièrement denses, et du coup être très grands, et ceci est d'ailleurs valable pour les étoiles. Il existe par exemple des étoiles à neutrons grandes comme l'Everest mais massives comme le Soleil. Et côté trous noirs, il existe par exemple le cas du centre de la galaxie M87, une des mieux visibles depuis la Terre. Celle-ci renfermerait un trou noir supermassif de plusieurs milliards de fois la masse solaire dans un rayon de quelques années lumière à peine. Par comparaison, dans un rayon de 10 années lumière autour du Soleil, il existe une dizaine d'étoiles naines seulement.

Alors il me semble qu'une petite clarification est nécessaire : le rayon de schwarzchild n'est pas le rayon d'un trou noir ; il représente pour un objet donné le rayon de la sphère dans laquelle on devrait le compresser pour obtenir un trou noir.

Par exemple, le rayon de Schwarzchild du soleil est de 2km : si on arrive à stacker toute la matière du soleil dans une sphère de 2km de rayon ou moins, il deviendra un trou noir. Cela ne signifie pas qu'il fera cette taille au demeurant.

Pour les curieux, le rayon de Schwarzchild vaut (2*constante de gravitation universele*masse de l'objet)/(2*vitesse de la lumière au carré) :)

a écrit : Alors il me semble qu'une petite clarification est nécessaire : le rayon de schwarzchild n'est pas le rayon d'un trou noir ; il représente pour un objet donné le rayon de la sphère dans laquelle on devrait le compresser pour obtenir un trou noir.

Par exemple, le rayon de Schwarzchild du sole
il est de 2km : si on arrive à stacker toute la matière du soleil dans une sphère de 2km de rayon ou moins, il deviendra un trou noir. Cela ne signifie pas qu'il fera cette taille au demeurant.

Pour les curieux, le rayon de Schwarzchild vaut (2*constante de gravitation universele*masse de l'objet)/(2*vitesse de la lumière au carré) :)
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Tu es bien sûr de ça ? Parce que pour reprendre ton exemple, la masse du Soleil implique une force de gravité bien insuffisante pour retenir toute matière à la manière d'un trou noir, et donc ça n'en ferait pas un. Pour moi le rayon de Schwarzschild correspondait au rayon à l'intérieur duquel rien ne peut réchapper de la force de gravité, y compris la lumière.

C'est à dire que la densité d'un objet n'en fait pas un trou noir, mais sa masse oui.

Une unité astronomique étant une unité basée sur la distance Terre—Soleil soit environ 150000000 km et à comme unité ua ou au. Elle a été créé en 1958 et sert principalement à mesurer des objets du système solaire.
1 ua = 63241 al

Ça m'arrive rarement, mais là je l'avoue, j'ai absolument rien compris! Le trou noir quoi...

C’est juste parce que le rayon du trou noir est proportionnel à la masse, mais son volume est proportionnel au cube de son rayon (et donc aussi de sa masse).

Une masse multipliée par 2 signifie donc un rayon multiplié par 2, mais un volume multiplié par 8 !

Pour un rayon r :
r1 = r
v1 = a × r^3

Pour un rayon 2r :
r2 = 2r
v2 = a × (2r)^3
     = a × 8 × r^3
     = 8 × v1
("a" est la constante de proportionnalité, qui vaut 4/3 pi pour les sphères)

Du coup, une masse multipliée par deux signifie une masse volumique µ (et donc une densité) divisée par quatre :

µ1 = masse / volume
µ2 = 2 masse / 8 volume
     = 1/4 × masse / volume
     = 1/4 µ1

a écrit : Tu es bien sûr de ça ? Parce que pour reprendre ton exemple, la masse du Soleil implique une force de gravité bien insuffisante pour retenir toute matière à la manière d'un trou noir, et donc ça n'en ferait pas un. Pour moi le rayon de Schwarzschild correspondait au rayon à l'intérieur duquel rien ne peut réchapper de la force de gravité, y compris la lumière.

C'est à dire que la densité d'un objet n'en fait pas un trou noir, mais sa masse oui.
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Tu veux parler de l'horizon des évènements sans doute? L'horizon des évènements à un diamètre supérieur au rayon de Schwarschild. Plus la densité est importante et plus ces rayons sont différents.

Commentaire supprimé Tu t'es trompé.

C'est 1 année lumière = 63241 unités astronomiques

Cette anecdote est un énorme jeux de langage sur les termes utilisés.
Ça n’est valable que « SI » on supposait que la matière était répartie uniformément...
Or la matière ne se comporte pas uniformément. Le centre de masse est de plus en plus dense.

La « limite » considérée du trou noir est très discutable. C’est pas la limite de sa surface, ni même la limite à partir de laquelle il devient impossible d’en sortir. (Frontières abstraite au delà de laquelle on continue de tomber, mais à partir de laquelle il sera impossible de sortir)

Il ne s’agit même pas de cette frontière. Il s’agit de la limite maximale à partir de laquelle, si on compressait un gaz, il formerait un trou noir. (De taille beaucoup plus petite... puisque le gaz va forcément se compresser à partir de cette taille...)


À savoir qu’un gaz « pur » homogène de millions d’années lumière de distance, avec une très faible densité et un tout petit grain de sable au centre, finira par se concentrer et former un trou noir. Ça veux pas dire qu’on ne peut pas en sortir avant qu’il se soit formé. (Par exemple en propulsant à l’intérieur de la matière et en s’expulsant du nuage)

On est donc à l’intérieur de cette « sphère », et on peu en sortir. de là à dire qu’on est à l’intérieur du « futur » trou noir... c’est limite comme définition.

En fait, à terme, cette sphère sera composée principalement de vide. Le reste s’étant compressé au fur et à mesure sous l’effet de la gravité.

C’est facile de dire, si tu as une densité considérable et une immense quantité de vide autours que la densité « moyenne » est faible...









Bref, c’est un peu n’importe quoi.

Zut après vérification j’ai dis (presque ) n’importe quoi, j’ai confondu les termes.
Il s’agit bien du rayon au delà duquel on ne peut plus s’échapper.

Toutefois, ça reste une densité « moyenne » cette sphère reste remplie de vide.

La matière qui entre dedans continue de tomber et personne ne peut se rendre compte qu’il a passé cette frontière quand il l’a franchie.

(15 min, c’est sacrément peu pour corriger son commentaire. Surtout sur tel)

Après faut pas confondre avec la singularité du trou noir, qui représente pratiquement toute la masse du trou noir, et le fait qu'une sphère noir soit visible est dû uniquement à la masse énorme de ce point.

a écrit : C’est juste parce que le rayon du trou noir est proportionnel à la masse, mais son volume est proportionnel au cube de son rayon (et donc aussi de sa masse).

Une masse multipliée par 2 signifie donc un rayon multiplié par 2, mais un volume multiplié par 8 !

Pour un rayon r :
r1 = r
v1 = a × r^3

Pour un rayon 2r :
r2 = 2r
v2 = a × (2r)^3
     = a × 8 × r^3
     = 8 × v1
("a" est la constante de proportionnalité, qui vaut 4/3 pi pour les sphères)

Du coup, une masse multipliée par deux signifie une masse volumique µ (et donc une densité) divisée par quatre :

µ1 = masse / volume
µ2 = 2 masse / 8 volume
     = 1/4 × masse / volume
     = 1/4 µ1
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J'allais justement le dire ! :D

Bien que ces trous noirs supermassifs peuvent contenir pour certains plusieurs dizaines de milliards de masses solaires, leur taille est telle que la densité reste faible.

a écrit : Zut après vérification j’ai dis (presque ) n’importe quoi, j’ai confondu les termes.
Il s’agit bien du rayon au delà duquel on ne peut plus s’échapper.

Toutefois, ça reste une densité « moyenne » cette sphère reste remplie de vide.

La matière qui entre dedans continue de tomber et person
ne ne peut se rendre compte qu’il a passé cette frontière quand il l’a franchie.

(15 min, c’est sacrément peu pour corriger son commentaire. Surtout sur tel)
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Oui, c'est fort probable : l'intérieur des trous noirs sont probablement remplis de vide, toute la matière étant concentrée en un point, une singularité. C'est assez difficile à se représenter, car ce point proprement dit s'entend d'un point de vue mathématique : il n'a pas de dimension.
Contrairement à ce point qui mesure quelques pixels : .

a écrit : "La Terre rentrerait dans une cacahuète". J'ai beau avoir déjà entendu des comparaisons pareilles, mon esprit n'arrive pas à le concevoir... Il faut savoir que les atomes qui composent tout autour de nous sont constitués d'un noyau (lui-même composé de protons et de neutrons) et d'électrons qui gravitent autour.
La particularité réside dans le fait que l'espace formé entre le noyau et la ou les couches d'électrons est vide. Il n'y a rien du tout.

Et c'est ce qui explique que la terre tiendrait dans une cacahuète. Car le volume de vide dans chaque atome est démesuré par rapport au volume des particules de matière.

Le trou noir, de par sa puissance inimaginable, arriverait alors à attirer toutes les particules tellement fort qu'elles se libéreraient de toute autre force pour s'agglutiner au trou noir. L'espace vide serait donc éliminé.
Et donc ce qu'il faut comprendre, c'est que le volume total de toutes les particules de notre planète tiennent dans une cacahuète.

NB : j'avais lu une fois non pas une cacahuète mais une pile ; les calculs ont dû être corrigés depuis.