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Les trous noirs seraient-ils à l'origine de notre Univers ?
Mardi 5 mars 2013

Lorsqu'ils ont observé le trou noir central de la galaxie NGC 1365, les astrophysiciens ont pu, pour la première fois, mesurer la vitesse de rotation d’un trou noir supermassif. Les résultats obtenus avec le télescope spatial NuStar et le XMM-Newton ont révélé qu'elle atteint quasiment la vitesse de la lumière, la limite définie par la Relativité générale. Les scientifiques pensent que la théorie classique des trous noirs, dans le cadre des équations de la Relativité générale d'Einstein, a pris sa forme définitive vers la fin des années 1970. Les implications de la théorie des trous noirs dans le cadre de l’astrophysique ou de la cosmologie sont-elles toutes figées ? Bien au contraire. Dans le cadre de la théorie d’Einstein, les théorèmes sur la nature des trous noirs ont vraisemblablement tous été découverts. On sait que les trous noirs sont définis par trois paramètres: la masse, le moment cinétique et les charges électriques et magnétiques. Les trous noirs sont des objets invisibles et pour cause, ils engloutissent la matière et la lumière. C'est par leur force gravitationnelle démesurée que nous pouvons les détecter. Les trous noirs géants sont les "ogres" les plus monstrueux du cosmos. En revanche, les jets de matière qu'ils éjectent auraient contribué à la formation des premières étoiles et des premières galaxies. Les trous noirs sont-ils à l'origine du Big Bang et de notre Univers ? C'est ce que je pense modestement depuis fort longtemps. Ce que nous appelions les univers parallèles, aujourd'hui nommés le Multivers, serait une succession de Big Bang et de Big Crunch dont les trous noirs seraient les passages. D'un côté ils avalent tout et de l'autre, ils éjectent de la matière (1).

On n’a pas encore découvert de monopôles magnétiques et on sait que des trous noirs chargés perdent rapidement leur charge. Les phénomènes astrophysiques sur les trous noirs reposent sur l’utilisation des équations d’Einstein découverte dans les années 1960 par Roy Kerr. Les charges électriques et magnétiques sont égales à zéro, cette solution décrit un trou noir en rotation lorsque le moment cinétique n’est pas nul et le fameux trou noir de Schwarzschild lorsque le trou noir n’est pas en rotation. On sait qu’il y a des trous noirs supermassifs au cœur de presque toutes les galaxies. Ils sont vraisemblablement en rotation (la solution de Kerr). Ces trous noirs expliquent l’extraordinaire rayonnement des quasars et blazars. La masse de ces trous noirs géants est proportionnelle à celle de leur galaxie. Un article récemment publié par un groupe d’astrophysiciens a dévoilé la vitesse de rotation d’un trou noir supermassif se trouvant au centre de la galaxie NGC 1365, une galaxie spirale barrée située à environ 55,8 millions d'années-lumière dans la constellation du Fourneau. Les astrophysiciens se sont basés sur des observations du télescope spatial NuStar et du XMM-Newton. La méthode repose sur la forme du spectre des émissions en rayons X des atomes de fer dans le disque d’accrétion entourant un trou noir de Kerr. Ce spectre peut être déformé par le passage du rayonnement X à travers le disque de matière et les effets relativistes du trou noir en rotation sur la matière proche. En combinant les observations de NuStar et du XMM-Newton, il est apparu que le trou noir supermassif de NGC 1365 était presque un trou noir de Kerr extrême, c'est-à-dire que la vitesse de sa rotation sur lui-même est proche de celle de la lumière.

C'est une découverte importante, la valeur de cette vitesse de rotation renseigne sur l’histoire de la formation d’un trou noir de Kerr. Si sa croissance est due à l’engloutissement de matière venant de directions différentes, cela ne devrait pas conduire à une augmentation de son moment cinétique, sa vitesse de rotation devrait être faible. La vitesse de rotation du trou noir supermassif de NGC 1365 étant proche de la vitesse de la lumière (300 000 km à la seconde), on a probablement ouvert une nouvelle fenêtre sur l’histoire des galaxies -et donc de notre Univers-. Il se pourrait également que l’étude de ces trous noirs extrêmes apporte des renseignements sur la théorie des supercordes. En résumé, les trous noirs éjectant les jets gigantesques -qui seraient à l'origine des premières étoiles et des galaxies- seraient des ogres avalant tout dans autre univers et un trou noir avalant tout éjecterait des jets vers un autre univers. Ce serait tout simplement la vérification des univers parallèles ou du Multivers.

(1) Un trou blanc (fontaine blanche) est un objet théorique pouvant être décrit par la Relativité générale. Certaines solutions mathématiques de type trou noir dans lequel des géodésiques sont issues d'une singularité gravitationnelle ou d'un horizon forment ainsi le symétrique par rapport au temps d'un trou noir: rien ne peut s'échapper d'un trou noir, et rien ne peut pénétrer dans un trou blanc. Cela s'exprime par le fait que la singularité gravitationnelle qui existe au sein de ces objets est dans le futur de l'horizon qui l'enveloppe (trou noir), ou dans son passé (trou blanc).



Est-on sur le point de découvrir les mystérieux "trous de ver" ?

Mardi 4 septembre 2012

Les astrophysiciens ont fait une incroyable découverte grâce au satellite WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer). Selon les astrophysiciens, des millions de trous noirs supermassifs existeraient dans l'Univers connu (ou que l'on pensait connaître). On ne peut pas déceler ces trous noirs supermassifs à cause des nuages de poussières très denses qui les entourent. WISE a également débusqué les galaxies les plus brillantes, les Dog (Dust-Obscured Galaxies). Parmi les scientifiques, plus personne ne doute de la présence en très grand nombre de trous noirs dans l’Univers (observable). Depuis le début du XXIe siècle, on pense qu’il existe de gigantesques trous noirs au cœur de quasiment toutes les galaxies, pesant quelques millions voire plusieurs milliards de fois la masse du Soleil. Ces trous noirs supermassifs réguleraient l'expansion des galaxies les abritant, il existe en effet une relation entre la masse de la galaxie et la masse du trou noir. En principe, on ne devait pas pouvoir déceler les trous noirs on peut les détecter par leur attraction phénoménale. On compare les trous noirs supermassifs aux "ogres les plus monstrueux" de l'Univers.

En fait, ils avalent tout (matière, lumière, étoiles et même galaxies) mais auraient servi à projeter d'immenses jets de matière qui auraient contribué à donner naissance aux premières étoiles et à former les premières galaxies. Lorsque ces monstres galactiques capturent d’immenses quantités de gaz, ils deviennent très brillants, on peut les voir à des milliards d’années-lumière, ce sont ce qu’on appelle des quasars. Mais tous les quasars ne sont peut-être pas alimentés en énergie par des trous noirs. Ils seraient, à l’autre extrémité, de "trous de ver" connectant deux régions de l’espace-temps, dont l’une pourrait être dans un autre univers, un univers parallèle ou une autre dimension. C'est ce qu'espèrent pouvoir prouver les astrophysiciens dans quelques années avec par exemple le radiotélescope spatial russe RadioAstron et peut-être des choses encore plus surprenantes encore. Les astrophysiciens viennent de publier des articles où ils affirment avoir détecté au moins 2,5 millions de trous noirs supermassifs dans l'univers observable jusqu'à des distances de 10 milliards d'années-lumière. N'essayez pas de traduire en kilomètres, aucun cerveau humain n'y arriverait. Dans quelques temps, les chercheurs devraient en apprendre plus sur ces phénomènes dépassant l'imagination grâce au NuStar (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) lancé récemment. En plus des trous noirs supermassifs, les chercheurs ont détecté 1000 Dog (Dust-Obscured Galaxies) 100 000 millions de fois plus lumineux que le Soleil. Ces galaxies sont situées, pour une centaine d'entre elles, à environ 10 milliards d’années-lumière du Soleil. D'après les observations faites avec le télescope spatial Spitzer, ces galaxies contiennent elles aussi des trous noirs supermassifs et ces Dog sont également un endroit de formation de nouvelles étoiles. Si ces trous noirs se sont formés avant la majorité des étoiles dans ces galaxies, on serait en train d’observer ce qui était difficile -voire impossible- à imaginer jusqu'ici: l’évolution des galaxies.



"Trous de ver": Où est la fiction et où est la réalité ?

Mercredi 5 septembre 2012

Le "trou de ver" est un objet hypothétique issu des propriétés de l'espace-temps et formerait un raccourci à travers l'espace-temps. Le trou de ver permettrait de voyager d'un point de l'espace à un autre (déplacement dans l'espace), de voyager d'un point à l'autre du temps (déplacement dans le temps) ou de voyager d'un point de l'espace-temps à un autre (déplacement à travers l'espace et à travers le temps). Si les trous de ver sont des concepts purement théoriques et relèvent pour beaucoup de la science-fiction, les scientifiques s'intéressent sérieusement au phénomène et espèrent pouvoir bientôt démontrer leur existence. Une fois de plus, la réalité dépassera la fiction (mais cela a toujours été ainsi, et malgré tout, certains doutent encore de la Relativité d'Einstein, des trous noirs ou des vols sur la Lune). Il ne faut pas confondre les trous de ver et les trous noirs. Le trou de ver est uniquement supposé, le trou noir existe et a été démontré. Mais je ne doute pas que la science prouve prochainement l'existence des trous de ver. Le trou noir est un endroit situé dans l'espace où la gravité est si importante que même la lumière ne peut s'en échapper. La gravité est intense car la matière s'est effondrée sur elle même sur une minuscule portion de l'espace. Cela peut arriver à la mort d'une étoile (de notre Soleil par exemple). Comme la lumière ne s'en échappe pas, nous ne pouvons les observer, ils sont totalement noirs et invisibles, d'où leur nom: Trous noirs.

Personnellement -c'est une simple supposition-, je pense que les trous noirs pourraient également être des passages car personne n'a encore pu aller voir ce qui se passe de l'autre côté. On dénombre actuellement différents types de trous de ver: Le trou de ver de Schwarzschild, il serait infranchissable. Le trou de ver de Reissner-Nordstrøm ou Kerr-Newman, franchissable dans un seul sens, pouvant contenir un trou de ver de Schwarzschild. Le trou de ver de Lorentz à masse négative, franchissable dans les deux sens. Les trous de ver à symétrie sphérique, tels ceux de Schwarzschild et de Reissner-Nordstrøm, qui ne sont pas en rotation, et les trous de ver tels ceux de Kerr-Newmann qui tournent sur eux-mêmes. Si on essaye de fabriquer un trou de ver à partir de matière à masse positive, il explosera. Si une matière à masse négative existe, on peut en principe élaborer un trou de ver statique en accumulant des masses négatives. La théorie d'Einstein précise qu'on peut fabriquer n'importe quel type de géométrie spatio-temporelle, statique ou dynamique. En général, les trous de ver statiques requièrent une masse négative.

En 1956, John Wheeler a décrit les propriétés de connexions des différents points de l'espace et les a baptisés "trous de ver" (Wormholes). Quelques années plus tard, Stephen Hawking et Richard Coleman reprirent le concept de John Wheeler à l’université Harvard et suggérèrent que l'espace-temps pouvait être soumis à l'effet tunnel, reprenant l'idée de Hugh Everett. À l'instar des électrons qui peuvent sauter d'un point à l'autre de l'espace, l'Univers ferait de même. L'effet tunnel créerait des ouvertures dans l'espace-temps qui conduiraient à d'autres univers, des univers cul-de-sac ou des univers aussi vastes que le nôtre. Einstein et Rosen proposaient sérieusement que les singularités pouvaient mener à d'autres endroits de l'Univers, à d'autres régions de l'espace et du temps. Ces connexions spatio-temporelles sont connues sous le nom de "ponts d'Einstein-Rosen".

Ces trous de vers de Lorentz demandent moins d'énergie que le vide quantique, ils utiliseraient l'énergie négative, de l'antimatière qui maintiendrait l'ouverture du trou de ver loin de l'horizon. Mais personne ne sait -encore- comment stocker autant d'antimatière et suffisamment longtemps au même endroit pour entretenir ce tunnel dans l'espace-temps. Pour approfondir les conséquences de la relativité générale, Kip Thorne et Richard Morris tentèrent de découvrir, par la physique quantique, de nouvelles particules capables d'entretenir les trous de ver de Wheeler. Selon John Wheeler, deux singularités pourraient être reliées par un trou de ver, sorte de sas entre deux régions éloignées de l’Univers. Mais personne ne sait comment entretenir un tel passage et lui donner une taille macroscopique, ce "pont" est à l’échelle de Planck, donc microscopique et il est instable, il se referme sur lui-même en moins d'une seconde. Si on essaye de l’agrandir, il s’autodétruit... Comme le disent les physiciens, le trou de ver appartient à l’écume quantique. Totalement différent d’une singularité, un trou de ver est visible et permet de voyager dans le temps en fonction du sens que l’on prend. C'est étrange, je crois avoir lu ça dans
les aventutres d'Âksan Thégu... Où est la fiction et où est la réalité ?


© by Michel Mahler - Le Réveil des Marmottes

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