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 les trous noirs vérifient la relativité générale

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Xuan
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   Posté le 10-04-2019 à 22:34:19   Voir le profil de Xuan (Offline)   Répondre à ce message   Envoyer un message privé à Xuan   

DIRECT. Des astronomes dévoilent la première image d'un trou noir



France Info
Des astronomes du monde entier, réunis sous le projet Event Horizon Telescope, présentent mercredi le résultat d'une observation croisée visant à capturer l'image d'un trou noir, une première.


Vue du grand réseau d\'antennes millimétrique/submillimétrique de l\'Atacama, au Chili, le 22 novembre 2017.Vue du grand réseau d'antennes millimétrique/submillimétrique de l'Atacama, au Chili, le 22 novembre 2017. (EIJI NOYORI / YOMIURI SHIMBUN / AFP)


publié le 10/04/2019 14:51

CE QU'IL FAUT SAVOIR
Une première dans l'histoire de l'astronomie. Des scientifiques du monde entier, réunis sous le projet Event Horizon Telescope (EHT), ont présenté mercredi 10 avril, le résultat d'une observation croisée visant à capturer l'image d'un trou noir. Les résultats sont présentés lors de six conférences de presse organisées simultanément dans plusieurs villes du monde : Bruxelles (Belgique), Santiago (Chili), Shanghai (Chine), Tokyo (Japon), Taïwan (Chine) et Washington (Etats-Unis).



Première image d\'un trou noir, diffusée le 10 avril 2019.Première image d'un trou noir, diffusée le 10 avril 2019. (EVENT HORIZON TELESCOPE COLLABORATION)

Qu'est-ce qu'un trou noir ? Les trous noirs ont été théorisés, modélisés, détectés, mais jamais observés. Alors tout le monde se le demande : c'est comment en vrai la photo d'un trou noir ? Selon la loi de la relativité générale publiée en 1915 par Albert Einstein, qui théorise leur fonctionnement, l'attraction gravitationnelle exercée par ces monstres est telle que rien ne peut s'en échapper, ni la matière ni la lumière, quelle que soit la longueur d'onde. Résultat : ils sont invisibles.

Les chercheurs ont traqué deux trous noirs. Le premier, appelé "Sagittaire A*", est situé au centre de notre galaxie, sa masse équivaut à quatre millions de fois à celle du Soleil. Il se situe à 26 000 années-lumière de nous. Le second, appelé M87, se trouve au centre de la galaxie elliptique supergéante Virgo A. Sa masse est 3,5 millions de fois celle du Soleil. Il est à une distance de 54 millions d'années-lumière de la Terre. Les chercheurs ont collecté les premières données en avril 2017 grâce à un réseau mondial de télescopes reliés en interférométrie, situés en Arizona, à Hawaï, au Mexique, au Chili, en Espagne, en Antarctique, en France et au Groenland.


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https://www.francetvinfo.fr/sante/decouverte-scientifique/c-est-la-preuve-definitive-de-leur-existence-voici-pourquoi-la-photo-inedite-d-un-trou-noir-constitue-un-exploit_3274169.html

"Enfin ! Finies, les simulations. Vous découvrez maintenant pour la toute première fois un véritable trou noir." Le chercheur allemand Heino Falcke peinait à cacher son enthousiasme, en dévoilant une grande première dans l'histoire de l'astronomie. Réunis sous le projet Event Horizon Telescope, des astronomes du monde entier ont présenté le résultat d'une observation croisée visant à capturer l'image d'un trou noir, mercredi 10 avril, lors d'une conférence de presse donnée simultanément dans six villes.

La présentation de cette image est le fruit d'une incroyable prouesse technique et scientifique. Selon la loi de la relativité générale établie en 1915 par Albert Einstein, qui permet d'expliquer leur fonctionnement, l'attraction gravitationnelle de ces "monstres" est telle que rien ne peut s'en échapper, ni la matière, ni la lumière, quelle que soit la longueur d'onde. On ne peut donc pas directement les observer et les trous noirs sont, par définition, invisibles. Pour contourner cette difficulté, ces équipes internationales ont cherché à observer l'objet céleste par contraste, à partir de son environnement immédiat.

"Un jet de matière déformé par les effets de la relativité générale"
Par chance, la matière émet en effet une lumière quand elle est absorbée par le monstre. "Le trou noir correspond à la région centrale sombre, décrypte pour franceinfo Frédéric Vincent, chercheur au CNRS et à l'Observatoire de Paris. Ce que l'on voit tout autour, c'est la base du jet de matière qui est extrêmement déformé par les effets de la relativité générale. Ce jet est composé de matière, d'électrons et de protons chauffés à très haute température." Ces jets sont provoqués par l'énergie de rotation dans l'environnement immédiat du trou noir, quand celui-ci commence à absorber de la masse. "Le projet EHT donne une image des flots d'accrétion et d'éjection des gaz. C'est une observation directe de ce qui se passe à portée immédiate du trou noir."

En avril 2017, les scientifiques du projet ont ciblé simultanément deux trous noirs avec huit télescopes répartis à travers le monde, lesquels ont permis de constituer virtuellement un super-télescope d'environ 10 000 kilomètres de diamètre. Le premier trou noir, Sagittarius A*, est blotti au centre de la Voie lactée, à 26 000 années-lumière de la Terre. Sa masse est équivalente à 4,1 millions de fois celle du Soleil et son rayon équivaut à un dixième de la distance entre la Terre et le Soleil. L'autre, M87*, est 1 500 fois plus massif que Sagittarius A*. Il est situé à 50 millions d'années-lumière de la Terre, au cœur de la galaxie M87. C'est son image qui a été présentée lors de la conférence de presse historique.

vidéo https://youtu.be/hMsNd1W_lmE

Un trou noir est un objet céleste qui possède une masse extrêmement importante dans un volume très petit. C'est un peu comme si la Terre était comprimée dans un dé à coudre, ou comme si le soleil ne faisait plus que 6 km de diamètre, expliquait récemment à l'AFP Guy Perrin, astronome à l'Observatoire de Paris-PSL. Dans les deux cas, il s'agit de trous noirs dits "supermassifs", dont la formation reste à ce jour un mystère. Ceux-ci ont commencé à se former très tôt dans l'univers, avec les galaxies, et ils grossissent donc depuis quelque 10 milliards d'années. Il existe un autre type de trous noirs, dits "stellaires", qui se forment à la fin du cycle de vie d'une étoile. Mais ceux-ci sont bien trop petits pour être observés.

Comme observer "un pamplemousse sur la Lune depuis la Terre"
Le projet EHT est une incroyable machine de précision, puisqu'il est capable de capter les ondes millimétriques émises par l'environnement du trou noir. "L'horizon des événements [à savoir la limite de non-retour de la matière avant absorption par le trou noir] est de l'ordre d'une dizaine de microsecondes d'angle, précise Frédéric Vincent. Pour vous donner une idée, c'est à peu près la taille d'un pamplemousse placé sur la Lune observé depuis la Terre". A terme, l'un des objectifs d'EHT sera certainement de proposer une image de Sagittarius A*. Bien moins massif que M87*, il est également bien plus proche – au cœur de la Voie lactée – et la distance angulaire depuis la Terre est donc sensiblement la même.

Les astronomes cherchent depuis des années à identifier le pourtour de ces "monstres" grâce aux phénomènes se déroulant en limite. Ils ont d'abord observé des ondes gravitationnelles, en 2015. Puis à l'été 2018, un autre projet nommé Gravity – auquel participe Frédéric Vincent et plusieurs laboratoires français – était parvenu à observer du gaz tourbillonnant à très grande proximité de Sagittarius A*. Nous avons effectué plusieurs points de mesure sur la dernière orbite du gaz sur le point d'être définitivement englouti : à chaque fois, un flash de lumière a été émis et le bord du trou noir est devenu aussi brillant que l'étoile S2", résumait le chercheur Thibaut Paumard dans Sciences et Avenir.


vidéo https://youtu.be/XTCSwwwIn2Y
"La preuve définitive de l'existence des trous noirs"
"Une photo, c'est la preuve définitive de l'existence des trous noirs", s'enthousiasme pour sa part Jean-Pierre Luminet, astrophysicien au CNRS français. Le Français l'avoue lui-même, il n'aurait jamais cru voir une image de son vivant. En 1979, il avait été l'auteur de la première simulation numérique d'un trou noir, après avoir réalisé des calculs informatiques théoriques ensuite dessinés à la main. Dans son sillage, de nombreux autres chercheurs avaient ensuite cherché à proposer des modélisations, comme le rappelle cet article paru sur un blog de la revue Nature (en anglais).


Le Français Jean-Pierre Luminet avait réalisé la première modélisation théorique d\'un trou noir en 1979, après avoir dessiné à la main les résultats de calculs informatiques.Le Français Jean-Pierre Luminet avait réalisé la première modélisation théorique d'un trou noir en 1979, après avoir dessiné à la main les résultats de calculs informatiques. (JEAN-PIERRE LUMINET)

Au passage, cette nouvelle observation valide encore et toujours la théorie de la relativité d'Einstein. "Quand on se spécialise, on espère un jour trouver des limites à cette théorie, commente Frédéric Vincent. Mais on a beau pousser les recherches à des degrés fantastiques, avec des exploits technologiques, rien n'y fait. Tout est toujours en parfait accord avec ce qu'avait prévu Albert Einstein" .

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On lira sur la relativité générale https://fr.wikipedia.org/wiki/Introduction_%C3%A0_la_relativit%C3%A9_g%C3%A9n%C3%A9rale

Lire aussi :
L'article à lire pour comprendre les trous noirs

A noter cette citation d'Aurélien Barrau "le temps se change en espace et l'espace se change en temps" qui décrit la nature dialectique des deux opposés.
Il ne s'agit pas de deux mondes différents mais de conditions propres aux trous noirs (la concentration de leur masse) qui font leur particularité, la transformation qualitative qui les caractérise :

Dans un trou noir, le temps et l'espace s'écoulent de manière différente, à cause de la force gravitationnelle très forte qui s'y exerce. "A l'intérieur d'un trou noir, le temps se change en espace et l'espace se change en temps. On pourrait le dire de façon métaphorique : dans notre monde, le temps s'écoule. 'Je ne peux pas revenir dans le passé'. De la même manière, dans un trou noir, c'est l'espace qui s'écoule. Le tapis roulant de l'espace va tellement vite que même si je cours à la vitesse de la lumière dans le sens inverse, je ne pourrai jamais m'extraire du trou noir" , expliquait à France info, en 2014, Aurélien Barrau, astrophysicien au Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie (UJF/CNRS).


Edité le 10-04-2019 à 22:37:14 par Xuan




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   Posté le 11-04-2019 à 08:56:18   Voir le profil de Xuan (Offline)   Répondre à ce message   Envoyer un message privé à Xuan   

On trouve des infos plus détaillées sur Futura
https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/univers-voici-premiere-image-trou-noir-supermassif-51210/

et des renvois aux sites scientifiques, par exemple :
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ab0f43/meta

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   Posté le 12-04-2019 à 19:08:16   Voir le profil de Xuan (Offline)   Répondre à ce message   Envoyer un message privé à Xuan   

C'est Einstein qui créa la cosmologie relativiste il y a près de 100 ans, en 1917.
Partant de la constance de c la vitesse de la lumière à environ 300 000 km/s, il déduisit la variation de l'espace et du temps à des vitesses qui se rapprochent de c , et la courbure de cet espace/temps à proximité d'une masse importante.

On vérifia alors que le trajet de la lumière est dévié par la masse (voir les vérifications de la relativité générale).

En principe la lumière n'a pas de masse, et la gravité s'exerce entre deux masses, en fonction de leur distance.
Mais Einstein montra aussi l'équivalence de la masse et de l'énergie dans la formule E=mc2 (où l'Energie E = le produit de la masse multipliée par le carré de c ), d'où l'interaction de la lumière sans masse et d'une masse très importante.
La célèbre formule d'Einstein montre aussi qu'un corps de masse très faible peut contenir une énergie faramineuse puisque le carré de c est un nombre énorme, d'où fut conçue l'utilisation de l'énergie atomique.

L'observation du trou noir conforme la relativité générale, mais on remarque aussi que l'absorption de matière et sa concentration dans le trou noir est exactement l'inverse du big bang :

"Il s'avérera par la suite, avec les travaux d’Oppenheimer et ses élèves, que l'effondrement d'une étoile en trou noir est très similaire - si l'on inverse le sens du temps - à la naissance du cosmos observable avec le début de l'expansion de son espace, comme l'avaient notamment compris John Wheeler et Stephen Hawking." https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/univers-premiere-image-trou-noir-supermassif-commentaires-aurelien-barrau-51210/

On pourrait en déduire que l'expansion de l'univers n'est pas un mouvement continu et uniforme, mais qu'il contient aussi des mouvements opposés, qu'un trou noir pourrait se transformer en big bang ou l'inverse.


Edité le 12-04-2019 à 19:18:37 par Xuan




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   Posté le 12-04-2019 à 20:27:31   Voir le profil de Xuan (Offline)   Répondre à ce message   Envoyer un message privé à Xuan   

Les astronomes chinois contribuent à capturer la toute première image d'un trou noir supermassif


http://french.xinhuanet.com/2019-04/10/c_137966232.htm

(Xinhua/EHT)

SHANGHAI, 10 avril (Xinhua) -- Les astronomes chinois ont contribué à un effort mondial visant à capturer la toute première image d'un trou noir supermassif au coeur de la galaxie lointaine M87.
L'image du trou noir, basée sur des observations effectuées à l'aide de l'Event Horizon Telescope (EHT), un ensemble de huit radiotélescopes basés au sol et à l'échelle de la planète forgé grâce à une collaboration internationale, a été dévoilée lors de conférences de presse coordonnées à travers le monde mercredi vers 21h00 (heure de Beijing).
Ce résultat excitant a également été soutenu par le Centre pour la mégascience astronomique de l'Académie des sciences de Chine, co-établi par des observatoires astronomiques nationaux, l'Observatoire de la montagne Pourpre et l'observatoire astronomique de Shanghai.
Des scientifiques chinois ont participé aux observations en Espagne et à Hawaii et ont contribué à l'analyse des données et à l'explication théorique du trou noir.
L'observatoire astronomique de Shanghai a pris l'initiative dans l'organisation et la coordination des chercheurs chinois participant aux observations et aux études.

"Il s'agit de la première preuve visuelle directe obtenue par l'homme des trous noirs, confirmant que la théorie de la relativité générale d'Einstein reste valable dans des conditions extrêmes" , a déclaré Shen Zhiqiang, directeur de l'observatoire astronomique de Shanghai.
"L'imagerie réussie du trou noir au centre de la galaxie M87 n'est que le début de la collaboration de l'EHT" , a déclaré M. Shen.
"Davantage de résultats excitants sont attendus du projet EHT dans un avenir proche" , a indiqué M. Shen.

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   Posté le 13-04-2019 à 15:49:10   Voir le profil de Xuan (Offline)   Répondre à ce message   Envoyer un message privé à Xuan   


Un portrait d'Albert Einstein a été diffusé lors de la présentation de l'image du trou noir de la galaxie M87, le 11 avril 2019 à Shanghai (Chine), l'un des six sites où s'est déroulée la conférence de presse simultanée. (SUN ZIFA / IMAGINECHINA / AFP)

"Ses équations sont toujours conformes aux détections" : comment la première image d'un trou noir révèle tout le génie d'Albert Einstein


Edité le 13-04-2019 à 15:50:11 par Xuan




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   Posté le 15-04-2019 à 23:06:48   Voir le profil de Xuan (Offline)   Répondre à ce message   Envoyer un message privé à Xuan   

Big bang, trou noir et origine de l’univers



Depuis assez longtemps les ouvrages de vulgarisation scientifique déduisent l’origine de l’univers (tel que nous le connaissons) d’une expansion infinie, dont l’origine remonterait à environ un peu plus de 13,8 milliards d’années. [voir https://fr.wikipedia.org/wiki/Big_Bang ].
Des traces de cette expansion initiale ont été trouvées dans le fonds diffus cosmologique ou rayonnement fossile, apportant la preuve du Big Bang.

Naturellement des théories créationnistes accompagnent ces découvertes, pour en déduire le « début » de l’univers, sa création initiale ex nihilo .
De là à imaginer un Dieu créateur, un démiurge, il y a un pas que certains pseudo scientifiques n'ont pas hésité à franchir, comme les Bogdanov et Cie

Or l’univers comprend à la fois l’univers observable (celui que nous connaissons à partir des instruments et des procédés modernes) et celui qui ne l’est pas. Soit parce que les appareils de détection ne sont pas assez perçants, soit parce que les traces très éloignées de ce qui nous entoure ne nous parviennent qu’après des dizaines, des centaines, des milliers d’années, etc. après leur existence, et que leur réalité contemporaine ne nous sera connue que dans très longtemps voire pas du tout.

Mais le big bang ne nous apprend rien sur ce qui a pu exister avant lui, et qui pourrait constituer un univers ou une autre partie de l’histoire de l’univers, mais dont aucune trace ne peut peut être détectée à ce jour.

Je reviens sur un post précédent relevant l’identité des contraires trou noir / expansion de l’univers.

L'observation du trou noir conforme la relativité générale, mais on remarque aussi que l'absorption de matière et sa concentration dans le trou noir est exactement l'inverse du big bang :

"Il s'avérera par la suite, avec les travaux d’Oppenheimer et ses élèves, que l'effondrement d'une étoile en trou noir est très similaire - si l'on inverse le sens du temps - à la naissance du cosmos observable avec le début de l'expansion de son espace, comme l'avaient notamment compris John Wheeler et Stephen Hawking." https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/univers-premiere-image-trou-noir-supermassif-commentaires-aurelien-barrau-51210/

On pourrait en déduire que l'expansion de l'univers n'est pas un mouvement continu et uniforme, mais qu'il contient aussi des mouvements opposés, qu'un trou noir pourrait se transformer en big bang ou l'inverse.


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Le trou noir observé n’a pas de commune mesure avec une masse correspondant à l’univers, mais on peut concevoir que le Big Bang est lui-même la conséquence d’un trou noir, concentrant la masse, c’est-à-dire l’énergie de l’univers que nous connaissons. Certaines théories avancent une telle possibilité. Juliano César Silva Neves, physicien de l’Université de Campinas au Brésil, écrit :
« Cette idée d’une succession éternelle d’univers avec des phases alternées d’expansion et de contraction a été appelée l’Univers cyclique » .

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   Posté le 14-10-2019 à 23:04:21   Voir le profil de Xuan (Offline)   Répondre à ce message   Envoyer un message privé à Xuan   

Une vidéo reconstitue sous une forme visible les flashs lumineux émis par un trou noir dans les fréquences visibles et invisibles des rayonds X. (la lumière visible possède une fréquence inférieure à 10 puissance 15 Hertz, de l'ordre du téra herts - les rayons X vont de 3x10 puissance 16 à 3x10 puissance 20, soit de de 30 pétahertz à 300 exahertz)


Trou noir : de violents flashs observés en détail pour la première fois

Nathalie Mayer 14/10/2019


Grâce à des instruments ultramodernes, des astronomes ont recueilli des données très précises sur les violents flashs émis par un trou noir en expansion. Ils nous proposent aujourd'hui un film qui détaille le phénomène à un niveau jamais vu auparavant. De quoi mieux comprendre ce qui se joue dans l'environnement immédiat de ces étonnants objets.

Un trou noir se nourrit des étoiles proches de lui. C'est alors comme s'il siphonnait les gaz de ces étoiles qui alimentent alors un disque d'accrétion. Un disque qui, sous l'effet combiné des forces magnétiques et gravitationnelles, chauffe à des millions de degrés et peut alors émettre des flashs de rayonnements. Et ce sont ces flashs que des astronomes ont étudiés avec une précision sans précédent grâce à l'instrument HiPERCAM situé sur le Gran Telescopio Canarias (visible) et à l'observatoire Nicer de la Nasa installé à bord de la Station spatiale internationale (rayons X).

L'équipe dirigée par des chercheurs de l'université de Southampton (Royaume-Uni) a travaillé sur le trou noir baptisé Maxi J1820+070 qui a connu un épisode d'accrétion rapide en mars 2018. Maxi J1820+070 se trouve à quelque 10.000 années-lumière de nous, dans notre Voie lactée. Sa masse est d'environ 7 fois celle du Soleil, mais son volume, inférieur à celui de la ville de Londres.

Malgré la petite taille du système et la grande distance qui nous en sépare, les astronomes ont pu capturer de violents crépitements et des flashs de lumière, dans le domaine du visible et dans celui des rayons X. Et "la vidéo ci-dessous a été réalisée à partir de données réelles, mais ralenties à 1/10 de la vitesse réelle, afin que le phénomène soit perceptible à l'œil humain" , explique son auteur, John Paice, chercheur à l'université de Southampton.



La brillance de la matière autour du trou noir dépasse celle de l’étoile. Et les flashs les plus rapides durent seulement quelques millisecondes. La luminosité de plus de cent Soleils émise en un clin d’œil ! © John Paice, YouTube, Université de Southampton

De quoi préciser les théories
Au-delà de ces images spectaculaires, les chercheurs ont pu consigner plusieurs observations scientifiquement intéressantes. Les flashs de rayons X s'accompagnent d'une baisse d'intensité dans le domaine du visible. Et vice versa. Quant aux flashs de lumière visible les plus rapides, ils apparaissent juste une fraction de seconde après un flash de rayons X. De quoi révéler la présence de plasma dans des régions traditionnellement trop petites pour être résolues par les instruments des astronomes.

Une pareille observation n'est pas inédite. Elle a déjà été faite dans deux autres systèmes intégrant des trous noirs. Mais pas avec un tel niveau de détail. Cependant, les chercheurs notent que le fait que le phénomène a déjà pu être observé pour trois trous noirs montre qu'il s'agit probablement là d'une caractéristique commune aux trous noirs en expansion. Et si cela se confirme, cela apportera une information fondamentale sur la façon dont le plasma circule autour des trous noirs.

Pour l'heure, "nous ne pouvons qu'imaginer un lien profond entre les zones de plasma entrant et sortant" , remarque Poshak Gandhi, chercheur à l'université de Southampton. " Nous ne pouvons pas reproduire ces conditions physiques extrêmes en laboratoire. C'est pourquoi les données présentées dans cette étude sont cruciales pour tous ceux qui espèrent établir une théorie correcte."

CE QU'IL FAUT RETENIR
Le trou noir baptisé Maxi J1820+070 a connu un épisode d’accrétion rapide en mars 2018.
L’occasion pour les chercheurs d’enregistrer des flashs autant dans le domaine des rayons X que dans celui du visible.
Des flashs dont ils dévoilent aujourd’hui les moindres détails, dans l’espoir de construire une théorie solide des trous noirs en expansion.

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