Trou noir

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Le noyau de la galaxie elíptica géant M87, où y a évidence d'un trou noir supermasivo. il aussi se remarque un puissant chorro (jet) de matière eyectada par les puissants champs magnétiques générés par celui-ci. Image prise par le Télescope spatial Hubble.

Un trou noir ou trou noir est une région finita du espace-temps provoquée par une grande concentration de masse dans son intérieur, avec énorme augmentation de la densité, ce que provoque un champ gravitatorio tel qu'aucune particule matièrel, même pas les photons de lumière, peut échapper de dite région.

La curvatura du espace-temps ou «gravité d'un trou noir» provoque une singularité enveloppée par une surface fermée, appelé horizon d'événements. Ceci est en raison de la grande quantité de énergie de l'objet céleste. L'horizon d'événements sépare la région du trou noir du reste de l'Univers et il est la surface limite de l'espace à partir de laquelle aucune particule peut sortir, en comprenant la lumière. Dite curvatura est étudiée par la relativité générale, celle qui predijo l'existence des trous noirs et est allé son premier indice. Dans les ans 70, Hawking, Ellis et Penrose ont démontré divers teoremas importantes sur l'occurrence et geometría des trous noirs.^[1] Préalablement, en 1963, Roy Kerr avait démontré que dans un espace-temps de quatre dimensions tous les trous noirs ils devaient avoir une geometría cuasi-sphérique déterminée par trois paramètres: sa masse M, sa charge électrique totale et et son moment angulaire L.

Il se croit que dans le centre de la plupart des galaxies, entre elles la Voie lactée, y a trous noirs supermasivos. L'existence de trous noirs est soutenue en des observations astronómicas, en spéciale à travers l'émission de rayons X par étoiles binarias et galaxies actives.

Procès de formation

L'origine des trous noirs est posée par l'astrofísico Stephen Hawking dans son livre de 1988 diplômé en espagnole Histoire du temps: du Big Bang aux trous noirs où explique le procès qu'il donne origine à la formation des trous noirs.

Dit procès commence postérieurement à la mort d'une géante rouge (étoile de grande masse), appelez-vous mort à l'exctinction totale de son énergie. Après divers milliers de millions d'ans de vie, la force gravitatoria de dite étoile commence à exercer force sur si même en causant une masse concentrée sur un petit volume, en se convertissant dans une naine blanche. Dans ce point dit procès peut poursuivre jusqu'à l'éffondrement de dit astre par l'acte attraction gravitatoria que termine par convertir à cette naine blanche dans un trou noir. Ce procès finit par réunir une force d'attraction tellement forte qu'attrape jusqu'à la lumière en celui-ci.

Histoire du trou noir

Image simulée de comme se verrait un trou noir avec une masse de dix soleils, à une distance de 600 kilomètres, avec la voie láctea au fond (angle horizontal de l'ouverture de la caméra photographique: 90°).

Le concept d'un corps tellement dense que ni la lumière pût échapper d'il, a été décrit dans un article envoyé en 1783 à la Royal Society par un geólogo anglais appelé John Michell. Par cet alors la théorie de Newton de gravitation et le concept de vitesse d'échappe étaient très connues. Michell A calculé qu'un corps avec un radio 500 fois le de le Soleil et la même densité, aurait, dans sa surface, une vitesse d'échappez pareil à la de la lumière et il serait invisible. En 1796, les mathématique français Pierre-Simon Laplace a expliqué dans les deux premières éditions de son livre Exposition du Systeme du Monde la même idée bien que, au gagner terrain l'idée de que la lumière était une onde sans masse, dans le siècle XIX a été écarté en des éditions posterior.

En 1915, Einstein a développé la relativité générale et il a démontré que la lumière était influenciada par la interaction gravitatoria. Quelques mois après, Karl Schwarzschild a trouvé une solution aux équations d'Einstein, où un corps lourd absorberait la lumière. Il se sait maintenant que le radio de Schwarzschild est le radio de l'horizon d'événements d'un trou noir que ne tournée, mais ceci n'était pas bien compris en celui-là alors. Le propre Schwarzschild a pensé qu'il n'était pas plus que une solution mathématique, ne physique. En 1930, Subrahmanyan Chandrasekhar a démontré qu'un corps avec une masse critique, (maintenant connue comme limite de Chandrasekhar) et que n'émît pas radiation, il bloquerait par sa propre gravité parce que n'y avait pas rien qu'il se connût qu'il pût la freiner (pour dite masse la force d'attraction gravitatoria serait majeure que la fournie par le principe d'exclusion de Pauli). Pourtant, Eddington s'a opposé à l'idée de que l'étoile obtiendrait une taille nulo, ce que impliquerait une singularité nue de matière, et qu'il devrait y avoir quelque chose qu'inevitablemente mît frein à l'éffondrement, ligne adoptée par la plupart des scientifiques.

En 1939, Robert Oppenheimer predijo qu'une étoile massive pourrait souffrir un éffondrement gravitatorio et, par tellement, les trous noirs pourraient être formés dans la nature. Cette théorie n'a pas été objet de beaucoup d'attention jusqu'aux ans 60 parce que, après la Seconde Guerre mondiale, s'avait plus intérêt en ce que arrivait à échelle atomique.

En 1967, Stephen Hawking et Roger Penrose ont essayé que les trous noirs sont des solutions aux équations d'Einstein et qu'en des déterminés cas ne se pouvait pas empêcher qu'il se créât un trou noir à partir d'un éffondrement. L'idée de trou noir a pris force avec les avances scientifiques et expérimentales qu'ont porté à la découverte des púlsarest. Bientôt après, en 1969, John Wheeler a frappé le terme "trou noir" pendant une réunion de cosmólogos à New York, pour désigner ce que s'a antérieurement appelé "étoile en éffondrement gravitatorio complet".

Classement théorique

Selon son origine, ils théoriquement peuvent exister au moins trois classes de trous noirs:

Trous noirs primordiaux

Ces qu'ils ont été créés tôt dans l'histoire du Univers. Ses masses peuvent être variées et aucun a été remarqué.

Selon la masse

• Trous noirs supermasivos: avec des masses de divers millions de masses solaires. Ils se trouveraient dans le coeur de beaucoup de galaxies. Ils se forment dans le même procès que donne origine aux composants sphériques des galaxies.
• Trous noirs de masse estelar. Ils se forment lorsqu'une étoile de masse 2,5 majeure que la masse du Soleil se convertit en supernova et implosiona. Son noyau se concentre sur un volume très petit que chaque fois se va en réduisant plus.
• Micro trous noirs. Ils sont des objets hypothétiques, quelque chose plus petits que les estelares. Ceux-ci peuvent arriver à evaporarse dans une période relativement coupe facilement moyennant émission de radiation d'Hawking si sont suffisamment petits.

Selon le moment angulaire

• Un trou noir sans charge et sans moment angulaire est un trou noir de Schwarzschild.
• Un trou noir rotatorio (avec moment angulaire majeur que 0), se dénomme trou noir de Kerr.

Zones observables

Vision d'un artiste d'un trou noir avec disque d'acreción.

Représentation artistique d'un trou noir avec une étoile du collègue de près que se meut en orbite autour qu'excède sa limite de Roche. La matière en que tombe forme un disque d'acrecimiento, avec quelque chose de la matière qu'est expulsée en chorros polaires colimados hautement énergétiques.

Dans les proximités d'un trou noir il s'a l'habitude de former un disque d'acrecimiento. Il le compose la matière avec moment angulaire, charge électrique et masse, celle qui est affectée par l'énorme attraction gravitatoria du même, en occasionnant qu'inexorablemente traverse le horizon d'événements et, donc, il l'accroisse.

En ce qui concerne la lumière que traverse la zone du disque, aussi est affectée, telle comme est prévu par la Théorie de la Relativité. L'effet est visible depuis le Terroir par la déviation momentánea que produit en des positions estelares connues, lorsque les fais de lumière originaires des mêmes ils transitent dite zone.

Jusqu'à il aujourd'hui est impossible décrire ce que il arrive dans l'intérieur d'un trou noir; il seulement se peut imaginer, supposer et remarquer ses effets sur la matière et l'énergie dans les zones externes et proches au horizon d'événements et la ergosfera.

Un des effets les plus controversés qu'implique l'existence d'un trou noir est son apparente capacité pour diminuer la entropía de l'Univers, ce que violerait les fondements de la termodinámica, puisque toute matière et énergie électromagnétique que traverse dit horizon d'événements, ont associés un niveau d'entropía. Stephen Hawking propose dans son dernier livre que l'unique forme que n'augmente pas l'entropía serait que l'information de tout ce que traverse l'horizon d'événements continuer à exister de quelque forme.

Autrui des implications d'un trou noir supermasivo serait la probabilité qu'il allât capable de générer son éffondrement complet, en se convertissant dans une singularité nue de matière.

L'entropía dans les trous noirs

Selon Stephen Hawking, dans les trous noirs se viole le deuxième principe de la termodinámica, ce que a donné pied à des spéculations sur des voyages dans l'espace-temps et trous de gusano. Le thème est en train d'être motif de révision; actuellement Hawking s'y a retractado de sa théorie initiale et a admis que la entropía de la matière se conserve dans l'intérieur d'un trou noir (voyez-vous raccordez externe). Selon Hawking, malgré l'impossibilité physique d'échappe d'un trou noir, ceux-ci peuvent terminer evaporándose par l'appelée radiation d'Hawking, une source de rayons X qu'il échappe de l'horizon d'événements.

Le legs qui livre Hawking dans cette matière est de ceux-là que, avec peu de fréquence en physicienne, sont qualifiés de beaux. Il livre les éléments mathématiques pour comprendre que les trous noirs ont une entropía gravitacional intrínseca. Cela implique que la gravité introduit un niveau additionnel d'impredictibilidad par sur l'incertitude cuántica. Il semble, en fonction de l'actuelle capacité théorique, d'observation et expérimentale, comme si la nature assumât des décisions à l'aléa ou, dans son effet, éloignées de lois précises plus générales.

L'hypothèse de que les trous noirs ils contiennent une entropía et que, en plus, celle-ci est finita, requiert pour être conséquente que tels trous émettez des radiations thermiques, ce que au début semble stupéfiante. L'explication est que la radiation émise échappe du trou noir, d'une région de laquelle l'observateur extérieur ne connaît pas plus que sa masse, son moment angulaire et sa charge électrique. Cela signifie qu'ils sont également probables toutes les combinaisons ou configurations de radiations de particules qu'aient énergie, moment angulaire et charge électrique égales. Ils sont beaucoup des possibilités d'organismes, si il se veut jusqu'à des plus exóticos, que peuvent être émis par un trou noir, mais cela il correspond à un nombre réduit de configurations. Le nombre majeur de configurations correspond avec beaucoup de à une émission avec un spectre qu'il est presque thermique.

Physiciens comme Jacob D. Bekenstein Ont lié aux trous noirs et son entropía avec la théorie de l'information.

Les trous noirs dans la physicienne actuelle

Ils s'expliquent les phénomènes physiques moyennant deux théories en vrai de façon contrapuestas et basés sur principes incompatibles: la mécanicienne cuántica, qu'explique la nature de «le très petit», où predomina le chaos et la statistique et admet cas d'évolution temporelle ne-determinista, et la relativité générale, qu'explique la nature de «le très lourd» et qu'il affirme qu'il à chaque instant se peut savoir avec exactitude où est un corps, en étant cette théorie totalement determinista. Les deux théories sont experimentalmente confirmées mais, à l'essayer expliquer la nature d'un trou noir, est nécessaire discernir si s'applique la cuántica par être quelque chose très petit ou la relativité par être quelque chose tellement lourd. Il est clair que jusqu'à ce que ne se dispose pas d'une physicienne une plus devancée ne se réussira pas expliquer réellement la nature de ce phénomène.

Découvertes récentes

En 1995 une équipe de chercheurs de la UCLA dirigé par Andrea Ghez a démontré moyennant simulation par des ordinateurs la possibilité de l'existence de trous noirs supermasivos dans le noyau des galaxies. Après ces calculs moyennant le système de optique adaptable s'a vérifié que quelque chose deformaba les rayons de lumière émis depuis le centre de notre galaxie (la Voie lactée). Telle déformation se doit à un invisible trou noir supermasivo qu'a été dénommé Sgr.À (ou Sagittarius À), au même se lui suppose une masse 4,5 millions de fois majeure que la de le Soleil. Le trou noir supermasivo du centre de notre galaxie actuellement serait peu d'actif puisqu'il a consommé grande part de la matière bariónica, que se trouve dans la zone de son immédiat champ gravitatorio et émet des grandes quantités de radiation. En décembre de 2008 une équipe du Institut Max Planck dirigé par Reinhard Genzel confirme l'existence de tel trou noir supermasivo dans le centre de la Voie lactée en se lui calculant une masse de 4 millions de soleils et en lui envisageant à une distance de 27.000 ans lumière (quelques 255.000 billones de km en ce qui concerne le Terroir).

Pour sa part, l'astrofísica Feryal Özel a expliqué quelques caractéristiques probables autour d'un trou noir: n'importe quoi, compris le espace vide, qu'entre dans la force de marée provoquée par un trou noir s'accélérerait à extremada vitesse comme en un vórtice et tout le temps dedans du zone d'attraction d'un trou noir se dirigerait vers le même trou noir.

il à présent s'envisage que, malgré la perspective destructiva que s'a des trous noirs, ceux-ci au condensar autour de soi matière servent en partie à la constitution des galaxies et à la formation de nouvelles étoiles.

En juin de 2004 astronomes ils ont découvert un trou noir super massif, le Q0906+6930, dans le centre d'une galaxie distante à quelques 12.700 millions de ans lumière. Cette observation a indiqué une rapide création de trous noirs super massifs dans l'Univers jeune.

La formation de micro trous noirs dans les accélérateurs de particules a été informée,^[2] mais ne confirmée. Pour l'instant, il n'y a pas des candidats remarqués pour être trous noirs primordiaux.

Le majeur

dans l'an 2007 s'a découvert le trou noir dénommé IC 10 X-1. Il est dans la constellation de Cassiopée près la galaxie IC 10, à une distance de 1,8 millions d'ans lumière du Terroir, avec une masse d'entre 24 et 33 fois la de notre Soleil, et s'envisage le majeur trou noir qu'orbita autour d'une étoile, ou trou noir "de masse estelar", jusqu'à aujourd'hui.^[3] Postérieurement, en avril de 2008, la revue Nature a publié une étude réalisée dans la Université de Turku (la Finlande). D'après dite étude, une équipe de scientifiques dirigé par Mauri Valtonen a découvert un système binario, un blazar, appelé OJ287. Tel système serait constitué par un trou noir mineur qu'orbita autour d'un autre majeur, en étant la masse du majeur de 18.000 millions de fois la de notre Soleil. Il se suppose que dans chaque intervalle de roulement le trou noir mineur frappe la ergosfera du majeur deux fois, en se générant un quásar.

Le mineur

Sans raconter les possibles microagujeros noirs que la plupart du temps sont éphémères au se produire à des échelles subatómicas; macroscópicamente en avril de 2008 l'équipe coordonné par Nikolai Saposhnikov et Lev Titarchuk a identifié le plus petit des trous noirs connus jusqu'à aujourd'hui; il a été dénommé J 1650, se place dans la constellation Ouvre (ou Autel) de la Voie lactée (la même galaxie de laquelle fait partie le Terroir). J 1650 A une masse équivalente à 3,8 soleils et tellement seul 24 km de diámetro se serait formé par l'éffondrement d'une étoile; telles dimensions étaient prévues par les équations d'Einstein. Il s'envisage qu'ils sont pratiquement les dimensions minimes qu'il peut avoir un trou noir puisqu'une étoile qui bloquât et il produisît un phénomène de moindre masse se transformerait dans une étoile de neutrones. Il s'envisage qu'ils peuvent exister beaucoup de plus trous noirs de dimensions semblables.

Chorros D'écran à plasma

En avril de 2008 la revue Nature a publié une étude réalisée dans la Université de Boston dirigé par Alan Marscher où explique que chorros de écran à plasma colimados partent de champs magnétiques placés près le bord des trous noirs. En des zones ponctuelles de tels champs magnétiques les chorros d'écran à plasma sont orientés et accélérés à des vitesses proches à c (vitesse de la lumière), tel procès est comparable à l'accélération de particules pour créer un courant de chorro (jet) dans un réacteur. Lorsque les chorros d'écran à plasma causés par un trou noir sont observables depuis le Terroir tel type de trou noir entre dans la catégorie de blazar.

Qu'un trou noir "émettez" radiations il semble une contradiction, pourtant ceci s'explique: tout objet (supposez-vous une étoile) qu'il est attrapé par la gravitation d'un trou noir, avant d'être complètement "engullido", avant de passer après l'horizon d'événements, se trouve tellement fortement presionado par les forces de marée du trou noir dans la zone de l'ergosfera qu'une petite part de sa matière sort tirée sur à des vitesses prochaines à la de la lumière (comme au temps où se serre fortement une orange: part du matériel de l'orange sort eyectado en forme de chorros de jus, dans le cas des objets attrapés par un trou noir, part de sa masse sort tirée sur centrífugamente en forme de radiation en dehors du champ gravitatorio de la singularité).

Formation d'étoiles par l'influjo de trous noirs

Nouvelles étoiles pourraient se former à partir des disques elípticos autour de de les trous noirs; tels disques elípticos se produisent par des anciens nuages de gaz desintegradas préalablement par les mêmes trous noirs; les étoiles produites par condensation ou acreción de tels disques elípticos apparemment ont des orbites très elípticas autour des trous noirs supermasivos.

Voyez-vous aussi

Références

Bibliografía

• Hawking, S. W. & Ellis, G. F. R.: The Large Scale Structure of Space-time, Cambridge, Cambridge University Press, 1973, ISBN 0-521-09906-4. Livre seminal, mathématiquement complexe.
• Wald, R. M.: Général the Relativity, (cap. 12 "Black Holes"), Chicago, The University of Chicago Press, 1984, ISBN 0-226-87032-4.

Tu raccordes externes

• Wikimedia Commons Héberge contenu multimédia sur Trou noir.Commons
• Stephen Hawking change d'opinion sur les trous noirs
• Projet Celestia Vidéo éducative pour comprendre les trous noirs (vidéo nº 28).
• Cents de trous noirs prêts à dévorer tout à son pas dans notre galaxie
• Scientifiques finlandais ils ont remporté calculer la masse du majeur trou noir connu dans l'espace

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