Cosmologie – Page 2 – Mathis A. LeCorbot

Vide du Bouvier

Publié 2019-02-11 Par Mathis LeCorbot dans Astronomie, Cosmologie, LeCorbot, Vie extraterrestre

À l’échelle de l’Univers, l’espace est peuplé quasi uniformément de galaxies. Entre celles-ci, c’est le vide presque total, le vide intergalactique. Malgré la répartition plus ou moins inégale des univers-iles (c’est ainsi que Kant qualifiait les galaxies), on ne trouve pratiquement nulle part des concentrations extrêmement denses ou, au contraire, d’immenses territoires totalement vides de ces objets célestes, les galaxies, qui renferment chacune des centaines de milliards d’étoiles.

Mais il existe une exception. En 1981, Robert Kirshner décèle une étrange anomalie dans une région de l’espace située dans la constellation du Bouvier qui s’avère être pratiquement vide de toute galaxie, le Grand Vide. Le plus étonnant est l’étendue totale de ce volume, pas moins de 250 millions d’années-lumière de diamètre !

Mais il y a plus, pensez-y. Si on ne trouve que très peu de galaxies sur cette grande surface, c’est qu’il ne s’en trouve quasiment aucune dans toute la profondeur de l’espace au-delà, et ce jusqu’aux confins de notre Univers ! Ce serait une sorte d’immense cylindre vide où l’on regarderait au télescope dans le sens de sa longueur.

Il existe peu de documentation sur le sujet, c’est vrai, le vide n’attire que peu de chercheurs. Pourtant, cette anomalie demeure très étrange. On l’explique mal et très superficiellement, comme si les astronomes étaient en panne d’imagination pour trouver des hypothèses plausibles.

Dans mon recueil de nouvelles Scénarios de fins du monde – 1 paru voilà quelques années, on y trouve un texte intitulé « Censure cosmique ». Je décris une région de l’espace étrangement vide, très semblable à ce vide du Bouvier. Les astronomes se posent la question à savoir si ce vide est naturel ou s’ils ont affaire à un occulteur artificiel. Et pour enfin lever le voile sur ce mystère, ils envoient un vaisseau spatial explorer ce coin de l’Univers.

Avais-je déjà entendu parler de ce vide cosmique avant de rédiger ma nouvelle ? Je l’ignore, je n’en ai aucune souvenance. Dans mon texte, je le nomme « anomalie de Burgess ». Je pense que si j’en avais entendu parler, je n’aurais pas changé son nom puisque j’aurais voulu que cette vérité serve à renforcer le caractère réaliste de mon propos.

Statistiquement parlant, les dimensions de ce vide dépassent les probabilités raisonnables. Est-ce donc un occulteur artificiel ? Est-ce la première preuve d’une civilisation extraterrestre très avancée ? On l’apprendra peut-être un jour en faisant comme les personnages dans ma nouvelle, en allant y voir de plus près. Je vous tairai leurs découvertes, juste au cas où la réalité s’apparenterait à mon imagination. Rappelez-vous la couleur du Corbot !

HUDF et après

Publié 2018-12-172018-12-16 Par Mathis LeCorbot dans Aérospatial, Astronomie, Astrophysique, Cosmologie, LeCorbot, Technologie

Derrière ce sigle se cache une image exceptionnelle. Derrière cet exploit se cachent des vérités sur notre présent et notre avenir.

Hubble Ultra Deep Field ou champ ultra-profond de Hubble est une photographie prise par le télescope spatial du même nom qui a regardé un coin spécifique de notre ciel durant plus de 11,3 jours. Il en a résulté la photo que vous voyez en tête de cet article.

Pour parvenir à atteindre les profondeurs de notre Univers, le vénérable télescope devait viser un coin sombre de notre ciel, un endroit exempt d’étoiles, de gaz et de poussières à l’avant-plan. Ainsi, du 24 septembre 2003 au 16 janvier 2004, il a occasionnellement pointé son miroir dans la constellation du Fourneau située dans l’hémisphère sud de notre ciel afin d’accumuler suffisamment de photons pour concevoir le montage que vous voyez actuellement.

Sur le cliché, on y dénombre plus de 10 000 galaxies de toutes formes, couleurs, âges et grandeurs. Les plus petites sont les plus éloignées, elles apparaissent en rouge et existaient déjà lorsque notre Univers n’était pas plus âgé que de 800 millions d’années. Il en a aujourd’hui 13 milliards de plus. L’image suivante est un agrandissement d’une petite portion de la photo originale où les plus petits points colorés sont toutes des galaxies éloignées.

Les plus rapprochées de nous possèdent plus d’étoiles, brillent plus intensément, sont plus jeunes et leurs formes sont mieux définies. Elles sont caractéristiques des galaxies elliptiques ou spirales que nous voyons ailleurs dans notre cosmos.

En une seule photographie, il est possible de constater l’évolution des galaxies au fil des milliards d’années et ainsi valider certaines théories et en écarter d’autres sur le cheminement de notre Univers.

L’image est constituée de 800 expositions prises durant plus de 400 orbites du télescope autour de la Terre.

Le futur et très attendu télescope spatial James Webb promet d’autres coups de sonde encore plus profonds grâce à sa sensibilité accrue en infrarouge. De fait, plus on remonte loin dans le temps et en distance, plus les couleurs se décalent vers l’infrarouge. Hubble ne pouvait donc pas accéder aux galaxies les plus éloignées tandis que le James Webb sera en mesure de toucher la limite de l’accessible, le mur de l’âge sombre de notre Univers.

Mais nous devrons encore patienter, car cet outil hors du commun n’accumule actuellement que les retards plutôt que les photons. Sa construction a débuté en 2004 ! Son lancement n’est pas prévu avant le 30 mars 2021, plus de dix ans de retard sur l’échéancier initial. Et j’élude les dépassements budgétaires, car au-delà des moqueries se trouve un gouffre sans fond dans lequel continuent de disparaitre des milliards.

Les artisans du programme Voyager ont réussi en 5 ans à préparer et à lancer en 1977 deux sondes se trouvant maintenant au-delà de notre système solaire. Elles nous transmettent encore des informations 40 ans après leur lancement.

Notre savoir-faire a-t-il régressé au même rythme que notre technologie a progressé ? Sommes-nous devenus incapables de nous passer d’ordinateurs, de penser, de réfléchir, de décider et d’agir ? Sommes-nous en train de leur céder notre place ?

Vivons-nous dans un trou noir ?

Publié 2018-11-282023-05-01 Par Mathis LeCorbot dans Astrophysique, Cosmologie, LeCorbot

Je mets tout de suite les points noirs sur les i. Le trou noir dans lequel nous vivrions ne serait rien de moins que notre Univers. J’aurais pu intituler mon article : « L’Univers est-il un trou noir ? » Ainsi, sortez immédiatement de votre esprit toutes les autres interprétations, autant celles de natures socio-économiques que salaces.

Ce qui amène les scientifiques, dont les cosmologistes, à s’interroger de la sorte, ce sont certains rapprochements possibles entre les deux. Je ne reviendrai pas sur l’ensemble des concepts théoriques des trous noirs, seulement sur celui qui concerne une vision « extérieure » qui est sa capacité de retenir infiniment ce qui se rapproche en deçà d’un certain rayon de son centre.

Donc, si notre Univers, là où nous vivons, correspondait à l’intérieur d’un trou noir, nous ne pourrions jamais en sortir. Ce concept de l’emprisonnement absolu est déjà considéré comme étant une particularité de notre Univers, sinon ce ne serait pas un Univers. Voilà le premier point commun visiblement attesté, même s’il n’est que supposition.

Partant de là, il est possible de déterminer si notre Univers est un véritable trou noir en mesurant ses dimensions et sa densité moyenne. Plus les dimensions d’un trou noir croissent, plus sa densité diminue. Il est donc possible de corréler les deux. Et si ce que nous savons sur les dimensions et la densité de notre Univers est juste, il est donc possible de confirmer ou d’infirmer le principe d’un Univers trou noir.

Densité moyenne de l’Univers

Avec une densité moyenne établie par observation à 5 atomes d’hydrogène par mètre cube, la matière dans l’Univers est passablement ténue. Ce chiffre fait fi de tous les autres atomes considérés comme marginaux, y compris l’hélium même s’il contribue à environ 10 % des atomes de l’Univers.

Dimensions de l’Univers

Le problème survient surtout lorsqu’on veut connaitre les dimensions de notre Univers. Il n’y a aucun moyen de vraiment les connaitre.

Expansion de l’Univers

Puisque l’espace est en expansion depuis le Big Bang survenu il y a de cela 13,8 milliards d’années, ce n’est pas seulement la frange limite qui s’éloigne, c’est chaque atome d’espace qui laisse place à d’autres atomes d’espaces autour de lui, contribuant à faire gonfler l’espace global de manière ahurissante. Ainsi, l’expansion de l’espace engendre des effets rendant sa mesure impossible.

Vitesse de la lumière

Puisque la lumière prend un certain temps à voyager dans l’espace, il peut exister des endroits éloignés de l’espace dont la lumière ne pourra jamais nous atteindre puisque l’expansion de l’espace entre ces lieux et la Terre grandit trop vite pour laisser le temps à la lumière de parcourir le chemin supplémentaire. Ces portions de notre Univers nous resteront pour toujours inconnues.

Dimensions de l’Univers observable

À défaut de connaitre ce qui existe au-delà de ce que la vitesse de la lumière nous permet de distinguer, on est contraint de ne pouvoir mesurer que ce qui est observable. Certains cosmologistes estiment cette dimension à 93 milliards d’années-lumière de diamètre et ce ne serait que l’Univers observable depuis la Terre, pas l’Univers entier.

Univers infini

L’Univers pourrait être infini, cependant tous les infinis indisposent passablement une grande quantité de physiciens qui voient dans ce terme des relents culturels religieux inappropriés, ils préfèrent le croire fini, tout en avouant leur ignorance sur sa possible taille réelle.

Le problème du contenant

D’autre part, si on considère cette valeur comme si nous la mesurions à partir de l’extérieur de l’Univers, on considère alors que le contenu de l’Univers s’étend dans un plus grand contenant que lui-même. Il faudrait donc englober ce contenant supplémentaire dans la mesure des dimensions de tout l’Univers. Mais où cesse ce jeu des poupées russes ?

Le problème de l’observateur

En physique, un bon observateur doit rester indépendant de ce qu’il observe, sinon ses constatations deviennent contestables. En faisant partie de l’Univers que nous tentons de mesurer, le statut d’observateur fiable nous est interdit et ainsi nos conclusions resteront toujours douteuses.

Expansion égale accrétion

Un trou noir accroit ses dimensions seulement s’il est en train de bouffer de l’énergie sous n’importe quelle forme. Puisque notre Univers grandit, s’il est un trou noir, il serait en train d’avaler quelque chose venu se promener dans son entourage extérieur. Mais dans ce cas, nous devrions voir de la matière ou de l’énergie apparaitre quelque part dans l’Univers. Toutefois, étant donné que nous n’avons pas accès à voir tout l’Univers, il devient difficile de réfuter l’existence de cette activité. Tout ce qu’on peut dire, c’est qu’on n’a jamais rien vu de tel dans la portion de l’espace qui nous est visuellement accessible. L’astrophysicien Fred Hoyle, le père du terme « Big Bang », parlait de notre Univers en lui donnant la propriété de faire apparaitre subitement de la matière. Cette vision correspondrait à celle d’un Univers trou noir en train de bouffer des mondes externes. Malheureusement, cet aspect est contredit par la diminution de la température du fond cosmologique qui devrait augmenter avec la quantité de matière alors qu’elle est en diminution constante depuis le Big Bang.

Né d’un trou noir

Ne pas confondre un Univers étant un lui-même un trou noir et un Univers né d’un trou noir. Cette dernière hypothèse est souvent évoquée pour expliquer l’événement Big Bang. L’Univers serait une fontaine blanche, une éjection issue d’un trou noir. Le problème est que personne n’a réussi jusqu’à présent à m’expliquer comment un trou noir peut créer une fontaine blanche alors que rien ne peut lui échapper. Lui aurait-on inséré un bâton dans son trou noir et il aurait vomi ses tripes ? Dans ma tête, ceux qui ont inventé le concept de fontaine blanche effectuent une piètre tentative pour réhabiliter la nature définitive et irrécupérable d’un trou noir qui est de dévorer sans restituer… ou si peu lorsqu’il s’évapore en émettant quelques particules de-ci de-là, mais rien pour créer une fontaine de jouissance blanche pour physiciens en manque de libido d’idées.

Mon opinion

Je considère notre Univers en vase clos et à ce titre, il se comporte comme un trou noir en ne laissant rien échapper. Cependant, il devrait posséder d’autres caractéristiques communes avec ces monstres cosmiques qu’à mon avis, il ne partage pas. Ainsi, notre Univers ne serait pas un véritable trou noir au sens einsteinien du terme.

Penser l’Univers autrement — 1

Publié 2018-10-202018-10-19 Par Mathis LeCorbot dans Astronomie, Astrophysique, Cosmologie, LeCorbot, Physique, Physique des particules, Quantique, relativité, Science, Sciences de l'information

Je consacre deux articles se voulant un essai sur ce que je nomme un « Univers tramé informatif plurivalent (UTIP) ». Ne paniquez pas, ce terme s’explique assez facilement en commençant par le début et en gravissant une marche à la fois. Un lien peut être fait entre cet article et l’Univers simulé que je décrit dans un article à lire ici.

L’intemporalité du photon abordé dans un précédent article semble nous ouvrir une porte vers une vision radicalement différente de notre Univers. Je vous recommande de le lire si ce n’est déjà fait. Dans le présent article, j’utilise préférentiellement le photon comme exemple, mais le concept s’applique à n’importe quelle particule élémentaire massive ou non.

Création d’un photon

L’intemporalité photonique expliquerait sa non-localité, mais aussi la non-localité de toutes les particules massives ou non. Si un grain de lumière peut se retrouver n’importe où en un temps (personnel) nul, se pourrait-il qu’il soit déjà (potentiellement) partout ?

Alors, plutôt que de considérer le photon comme une particule ou une onde qui voyage dans l’espace-temps, regardons l’Univers comme un champ de potentiel énergétique emplissant déjà tout l’espace possible. En d’autres termes, l’espace possède déjà la capacité de créer un photon n’importe où, il suffit de lui dire où et quand le faire. L’espace contient la recette, les ingrédients et les ustensiles pour créer des photons, peu importent l’endroit et le temps (espace-temps). Il en va de même avec toutes les particules contenues dans le bestiaire de la physique.

Le processus fondamental

Une fois émis par une quelconque étoile sise aux confins du cosmos, le photon, ou en fait des informations le concernant se mettent à voyager dans la trame d’espace-temps. En soi, le photon ne voyage absolument pas et n’a pas à le faire. Ce sont ses papiers d’identité qui le font à sa place.

Il est impossible pour nous de le détecter tant que ses papiers d’identité ne nous parviennent pas via la trame de l’espace-temps et ceux-ci prennent un certain temps pour nous parvenir. Cette vitesse de transmission des informations concernant le photon émis par l’étoile peut se nommer la vitesse de la lumière, la vitesse limite, la vitesse de causalité ou la vitesse de transmission des informations le long de la trame informative, choisissez le terme qui vous convient le mieux, tous s’équivalent.

L’information

Je reviens donc à mon article sur l’information, que tout est information. Ici, je pousse le concept encore plus loin en considérant que les voyageurs dans l’espace ne sont pas les particules elles-mêmes, mais seulement l’information sur ces particules qui se meuvent à différentes vitesses selon le « poids » des informations à transmettre, correspondant en fait à leur masse.

Avec nos ordinateurs, on comprend très bien le concept de « poids » de nos documents et la vitesse avec laquelle nous pouvons les relayer d’un stockage à un autre. La masse des particules pourrait se comparer à un document informatique plus ou moins lourd, donc plus ou moins rapide à transférer.

Dualité onde – particule

Cette notion perd un peu de réalité sans toutefois s’inscrire en faux. En considérant que tout n’est qu’informations, cette dualité n’est que la représentation d’un lot d’informations avant et après leur matérialisation.

La masse

Si l’Univers n’est qu’informations, ce que nous nommons la masse des particules est ni plus ni moins que le bagage informatif maximal transportable par cette masse d’informations regroupées dans un seul et même « paquet ». À chaque paquet de différentes valeurs correspond ce que nous nommons une particule de différente masse. La masse nulle du photon explique sa vitesse supérieure et maximale. Car au-delà de l’information contenue dans de la masse, il existe également d’autres informations de base portées par un photon, ne serait-ce que sa quantité de mouvement, son spin et son identité. Ainsi, transmettre quelques informations sur une trame conçue à cet effet, une trame d’espace-temps comme celle décrite dans la théorie de la gravitation quantique à boucles, exige une consommation de ressources temporelles, raison de la vitesse maximale, mais non infinie de la lumière malgré sa masse nulle.

Des mailles d’espace tridimensionnelles

La trame de l’espace est composée de mailles volumiques valant chacune un « volume de Planck ». Ce volume indivisible et minimaliste serait capable de transmettre l’information d’un photon à ses mailles adjacentes à une vitesse phénoménale, je vous le donne en mille, le temps de Planck.

Les mailles tridimensionnelles de l’espace sont si incroyablement fines qu’il nous est bien difficile d’en imaginer la quantité comprise dans un simple dé à jouer. 10⁹⁸ mailles par cm³. C’est bien plus que le nombre total d’atomes dans tout l’Univers estimé à 10⁸⁰.

Temps, vitesse de transmission et retard

Quant au temps de Planck, c’est le plus petit atome de temps. Il équivaut à 5 x 10^-44 seconde. En fait, ce temps est déduit de la vitesse de la lumière lors du passage de l’information d’un photon d’une maille spatiotemporelle à l’autre.

L’information d’un photon qui se transporte d’une maille à l’autre s’effectue à la vitesse limite, elle n’accumule donc aucun retard de transmission. C’est pourquoi un photon semble intemporel. Son temps propre équivaut au retard accumulé de maille en maille. Puisqu’il n’y a aucun retard, il ne possède aucun temps propre, il est donc intemporel.

L’information d’une particule possédant une masse accumule des retards de transmission de maille en maille, l’empêchant d’atteindre la vitesse maximale.

Création des particules

Voilà le cœur du sujet et de mon idée d’une trame spatiotemporelle plurivalente. Chaque maille de l’espace-temps possède la capacité de faire apparaitre n’importe laquelle des particules à partir de l’énergie intrinsèque de chacune des mailles qui s’avère être l’énergie du vide. Il lui suffit de recevoir l’information sur sa nature et ses caractéristiques transmises sur la trame ainsi que la commande de la rendre réelle, de la créer. Cette commande provient de ce qu’on nomme la détection, la mesure, l’interaction entre elle et une autre particule déjà passée de l’état virtuel à l’état matériel.

J’utilise le terme d’Univers plurivalent pour désigner sa capacité intrinsèque à créer n’importe quelle particule élémentaire à n’importe quel endroit de sa trame.

De cette façon, les particules ne se déplacent jamais dans l’espace-temps, même si on croit voir qu’elles le font. Ce sont ses caractéristiques qui sont transmises de maille en maille et celles-ci obtiennent ou non la commande de la générer. Sans cette commande, la particule reste à l’état virtuel d’information non traitée. Alors on la considère comme virtuelle ou délocalisée. En la détectant, la trame d’espace-temps résout les équations en utilisant les paramètres contenus dans le paquet d’information transmis et génère la particule correspondante.

Le prochain article continuera de relier ma théorie UTIP aux phénomènes physiques connus, tant ceux liés à la physique quantique que ceux traitant de relativité générale.

Verra-t-on un trou noir en 2018 ? (2)

Publié 2018-06-122018-06-11 Par Mathis LeCorbot dans Astronomie, Astrophysique, Cosmologie, LeCorbot, Physique des particules, Quantique

Cet article fait suite à celui d’hier.

En résumé, un trou noir, c’est un point de l’espace infiniment petit et dans lequel la matière entassée dedans est devenue infiniment dense. Alors pour voir un point infiniment petit… noir… et très éloigné, on peut se demander si les astronomes ne sont pas tombés sur la tête !

Je vais donc introduire un autre concept qu’il faut connaitre provenant de cet hirsute personnage, mais un peu plus génial que moi, Albert Einstein. Il y a 103 ans, sa théorie de la relativité générale nous apprenait que l’espace-temps se déforme lorsqu’il y a de la matière. Et plus cette matière est dense, plus l’espace se déforme.

L’image classique est celle du trampoline avec une boule de quilles au centre. Remplacez la boule de quilles par une boule d’or, puis par une boule d’uranium, plus la matière est massive, plus le trampoline s’enfonce autour de l’objet. Placez-y maintenant un trou noir, le trampoline se déforme tellement que sa trame devient un puits sans fond. Ainsi, autour d’un trou noir, la trame d’espace-temps se creuse à l’infini.

Ce puits attire donc les objets environnants, mais également tout ce qui s’en approche trop, lumière incluse. Ce n’est pas le trou noir qui attire la lumière, c’est l’espace qui a pris la forme d’un entonnoir. La lumière ne fait que suivre la géométrie de cet espace qui plonge sans fin. On dit qu’elle suit la géodésique de l’espace-temps.

Si la lumière passe trop près, sa géodésique va l’amener inexorablement dans le puits. Si la lumière passe plus loin, l’espace-temps n’est pas suffisant déformé pour que la géodésique l’amène dans le puits. On comprend donc qu’il y a une limite entre le « juste un peu trop près, je tombe » et le « juste assez loin, je m’en sors ».

Sous cette limite, la lumière est piégée par le puits spatiotemporel. Au-delà, elle parvient à poursuivre sa trajectoire. Puisque le puits gravitationnel est tridimensionnel (sa déformation se crée dans les 3 dimensions d’espace), la limite est également tridimensionnelle. Elle prend donc l’apparence d’une sphère. Et puisque toute lumière passant sous cette limite est irrémédiablement piégée dans le puits, cette sphère ne peut émettre aucune lumière. Elle est donc parfaitement noire. On a l’impression que le trou noir a une bonne dimension puisqu’on voit une grosse sphère noire. Cependant, le trou noir reste un point infinitésimalement petit. La sphère noire autour du trou noir est simplement un effet créé par le trou noir, ce n’est pas le trou noir. Cet effet visuel ne contient rien, ni matière, ni lumière, sauf en son point central infiniment petit. Cependant, on a l’impression de voir le trou noir.

La surface de cette sphère parfaitement noire se nomme l’horizon des événements du trou noir. Plus le trou noir sera massif, plus cet horizon gonflera, puisque l’espace déformé s’agrandit de plus en plus. On a l’impression de voir le trou noir grossir. C’est toujours l’horizon des événements qui grossit, pas le trou noir qui reste toujours, peu importe la masse engloutie, un point infiniment petit.

Donc, mon titre est un peu racoleur puisqu’on ne peut voir que l’horizon des événements d’un trou noir, pas le trou noir comme tel.

Toutefois, les astronomes eux-mêmes parlent de voir un trou noir. Vous pourrez donc corriger leur abus de langage la prochaine fois que vous croiserez un astronome au supermarché. « Tut, tut, tut ! horizon des événements mon ti-noir ! Tu ne me passeras pas un horizon pour un trou ! »

Bon, maintenant on sait qu’on peut admirer l’effet d’un trou noir sur l’espace qui l’entoure, ça ressemble à une sphère toute noire, ça s’appelle un horizon des événements, ça peut donc s’observer.

Demain, on verra comment s’y prendre pour voir des horizons des événements qui sont passablement petits. Et les trous noirs supermassifs alors ? On aurait probablement plus de chance avec ceux-là.

Verra-t-on un trou noir en 2018 ? (1)

Publié 2018-06-112018-06-12 Par Mathis LeCorbot dans Astronomie, Astrophysique, Cosmologie, LeCorbot, Physique, Physique des particules, Quantique

Est-ce que nous pourrons voir un trou noir très bientôt ?

Évidemment, la question aurait de quoi faire rire. Puisque le fond du cosmos est noir, regarder un trou noir sur un fond noir, c’est comme observer un corbeau dans un placard. Pourtant, il est possible de voir ce à quoi un trou noir ressemble en regardant ses effets sur son environnement.

Afin de répondre à la question initiale, j’aurai besoin d’expliquer succinctement différents concepts que je distribuerai dans des articles distincts.

Le premier article sera donc consacré à rappeler comment se forme un trou noir afin de comprendre sa nature.

Une étoile est un délicat équilibre entre deux forces antagonistes. Tout d’abord, une étoile, c’est une bombe nucléaire. La pression engendrée par la fusion nucléaire tend donc à disperser les constituants de l’étoile comme le fait n’importe quelle bombe nucléaire. Toutefois, puisqu’une étoile est aussi un agrégat important de matière, la gravitation retient la matière éjectable en la concentrant au centre de l’astre, ce qui maintient l’étoile en une sphère plutôt stable.

Une étoile est donc une sorte de balance à ressort qui retient le poids déposé sur son plateau en le repoussant jusqu’à un équilibre entre les deux.

Formation d’une étoile à neutrons

Cependant, le carburant nucléaire venant en fin de compte à manquer — et cela arrive d’autant plus rapidement que l’étoile est obèse — la pression des explosions nucléaires ne suffit plus à contrebalancer la force gravitationnelle qui comprime l’étoile. De ce combat singulier perdu d’avance, l’étoile finira par imploser sous son propre poids. Si elle possède suffisamment de matière, l’implosion réussira à vaincre les autres forces répulsives possibles dans la matière. Les électrons deviendront incapables de se repousser mutuellement (principe d’exclusion de Pauli) et finiront par s’écraser sur les noyaux des atomes. Ce faisant, les électrons fusionneront avec les protons du noyau pour former des neutrons. On obtient ainsi une étoile d’une densité extrême dont son cœur est entièrement composé de neutrons. Tous ces neutrons sont comprimés dans une sphère de 20 à 40 km de diamètre pour l’équivalent en poids d’une étoile de 1,4 à 3,2 fois la masse de notre Soleil. C’est dire comment la densité de la matière est importante ! Mais une étoile à neutrons n’est pas encore un trou noir.

Trop de matière pour résister

Si l’étoile à neutrons possède une masse supérieure à 3,2 fois celle de notre Soleil, ces particules neutres formant une espèce de noyau atomique géant seront elles aussi incapables de résister à la force gravitationnelle. Les quarks composant les neutrons atteindront leur limite de résistance et flancheront à leur tour.

Formation d’un trou noir stellaire

À cette étape, il n’existe plus aucun autre mécanisme pouvant résister à la force gravitationnelle. La matière atteint alors sa limite d’existence et s’écrase en se concentrant un point infiniment petit. Le résultat est une singularité des équations de la relativité générale d’Einstein. Un point infiniment petit concentrant une masse de densité infiniment grande. Un trou noir est né.

Ouais, la physique n’aime pas trop les infinis et ces deux infinis du trou noir signifient qu’on a un « trou » dans notre théorie. Un trou noir de connaissances liées aux trous noirs qu’on ne parvient pas à éclaircir. Ironique, n’est-ce pas ? Cette formation des trous noirs se rapporte aux trous noirs d’origine stellaire, c’est-à-dire qu’une étoile est à l’origine du trou noir. Il atteint des masses maximales aux alentours de 14 fois celle de notre Soleil.

Trou noir galactique (supermassif)

Il existe aussi des trous noirs galactiques. Ce sont des trous noirs tapis au cœur de la plupart des galaxies. Leur origine est controversée, mais il est certain qu’ils ont cru en avalant de la matière environnante et par coalescence avec d’autres trous noirs. Le record est détenu par le trou noir supermassif de la galaxie NGC 4889 qui aurait un petit 21 milliards de fois la masse de notre soleil !

La Voie lactée, notre Galaxie, cache également un trou noir supermassif en son sein. Il deviendra important pour la suite de cet article. Toutefois, sa dimension reste modeste. Il a la taille plutôt fine à comparer à bien d’autres trous noirs en ne pesant que 4 millions de fois la masse de notre Soleil !

Dans le prochain article, j’expliquerai simplement ce qu’on appelle l’horizon des événements d’un trou noir. Cette notion est essentielle pour comprendre comment on peut observer un trou noir.

Je vous donne rendez-vous demain pour la suite de ce passionnant feuilleton et vous encourage entretemps à poser vos questions sous forme de commentaire.

À bientôt.

Photon noir

Publié 2018-04-222018-04-22 Par Mathis LeCorbot dans Astronomie, Cosmologie, LeCorbot, Physique, Physique des particules

Le CERN reprend ses activités, mais pas avec le LHC, avec le SPS. Bon, d’accord, je vais continuer en français. Le Centre européen pour la recherche nucléaire recommence ses expériences en utilisant le Super Synchrotron à Protons, un accélérateur circulaire plus petit que le fameux Large Hadron Collider utilisé dans la traque du boson de Higgs.

Cette fois-ci, les scientifiques du CERN cherchent des traces du photon noir, une particule hypothétique qui serait responsable d’interactions entre la matière ordinaire et la matière noire. Cette expérience est nommée par le sigle NA64.

D’après la théorie actuelle, l’Univers serait composé de 15 % de matière telle qu’on la connait et de 85 % de matière dite noire puisqu’elle est invisible, n’interagissant pas avec les photons. Cette fameuse matière noire permet de consolider les galaxies qui, sinon, se disloqueraient tellement leur vitesse de rotation est grande. Mais grâce à ce surplus de masse, elles forment leurs belles spirales sans que leurs étoiles s’éparpillent.

Seules des observations gravitationnelles de ce genre, ainsi que les effets de lentilles gravitationnelles nous laissent croire que la matière noire existe réellement. Toutefois, elle n’est jamais apparue dans les expériences au CERN ou ailleurs. On pense être en mesure de confirmer son existence en s’attaquant à son transmetteur de force qui serait un type de photon différent des grains de lumière que l’on connait, qui n’émet aucune lumière (onde électromagnétique) et qui par conséquent est invisible, de là son qualificatif « noir ».

Tout ceci n’est qu’hypothétique, mais si on ne parvient pas à découvrir ce photon noir et d’y associer une cinquième force, la théorie de l’existence de la matière noire va prendre du plomb dans l’aile. S’ensuivrait une remise en question de la théorie de la gravitation énoncée par Einstein en 1915, sa fameuse relativité générale.

Puisque cette théorie n’a jamais été prise en défaut, dans aucune expérience, soit elle est juste et la matière noire existe réellement, soit la matière noire n’existe pas et la relativité générale est fausse malgré nos résultats expérimentaux actuels qui atteignent des niveaux de précision extrêmes.

Le questionnement est majeur puisqu’il touche à 85 % du contenu de l’Univers en fait de matière ou à l’avènement d’une théorie de la gravitation interagissant différemment aux petites et aux distances moyennes et grandes, c’est-à-dire de la dimension des galaxies et plus encore.

On a toutes les preuves que nos théories coincent quelque part, pourtant l’Univers a très bien su dissimuler la façon dont il fonctionne. Présumer l’existence du photon noir et de sa matière noire est une tentative théorique qui nous permettrait de nous dépêtrer de ce bourbier dans lequel la physique des particules et de la gravitation est enfoncée depuis plus de 85 ans.

Oui, déjà en 1933, un astronome du nom de Fritz Zwicky avait présumé de l’existence d’une matière invisible en mesurant la vitesse de rotation des galaxies. Ce dernier s’est mis la communauté des astronomes à dos lorsqu’il les a tous traités de « bâtards, peu importe dans quel sens on les regarde », mais il avait raison puisqu’ils s’étaient alors totalement désintéressés de ses résultats d’observation qui jetaient un très lourd pavé dans leur mare à canards.

Mais eux qui voyaient Zwicky comme leur vilain petit canard ont dû admettre, bien plus tard, malheureusement, qu’il avait parfaitement raison. Un scientifique de plus à rejoindre le plateau de la balance des génies désavoués qui ont osé dire différemment de la majorité, voire de la totalité des gens de leur profession.

Le vide et l’information

Publié 2018-03-01 Par Mathis LeCorbot dans Astrophysique, Cosmologie, LeCorbot, Philosophie, Physique, Quantique, Science, Sciences de l'information

Ce n’est pas la première fois que j’en parle, on y arrive tranquillement, graduellement, une brique à la fois. À quoi, demandez-vous ? À la preuve que nous vivons dans un monde informatique, que l’Univers est une simulation numérique, à lire dans Pour la Science ainsi que dans Esprit Science Métaphysiques et sur Radio-Canada. Les liens suivants vous amènent vers mes deux précédents articles dans lesquels j’abordais ce sujet. Univers et simulation et L’utilité véritable d’un trou noir.

Au début du XXe siècle, un pas de géant s’effectue en science avec l’élaboration de la physique quantique, l’une des deux théories qui après un siècle gardent encore toute leur pertinence. La seconde est la physique relativiste.

Depuis ce temps, on sait qu’il existe des dimensions limites indivisibles, comme des atomes d’espace. Un cube d’espace fondamental appelé « espace de Planck » mesure environ 10^-105 mètre cube.

Il existe également des atomes de temps qu’on nomme « ère de Planck » et qui valent 10^-43 seconde. Il est donc impossible de savoir ce qui s’est passé au plus près du Big Bang sous cet atome temporel.

On sait également, preuves expérimentales à l’appui que le vide n’est pas vide. J’en ai déjà parlé dans un autre article. Ce qu’on appelle le vide n’est pas le néant. S’il existe de l’espace, ce n’est pas rien. Ce faux vide est plein d’énergie et s’il possède de l’énergie, il possède de la matière qui se crée spontanément à partir de cette énergie.

Et voilà la dernière brique que la science fondamentale vient de rajouter dans l’équation, le vide serait constitué, non seulement d’énergie, mais aussi d’information.

On pouvait émettre cette hypothèse depuis les travaux de Ludwig Boltzmann, dont j’ai également brièvement parlé sur ce blogue, en y ajoutant le concept des unités de mesure fondamentales de Planck.

L’Univers, même vide de toute matière, serait quand même constitué de briques fondamentales d’information et on peut facilement imaginer qu’elle s’alimente à partir de l’énergie du vide.

Tout ceci constitue un puzzle dont toutes les pièces se mettent en place les unes après les autres pour finalement apporter la preuve que nous sommes des constituants calculés, mais ayant de multiples degrés de liberté. Il ne faut pas croire que les programmes informatiques amènent des résultats nécessairement prédéterminés qui feraient que tout l’avenir serait décidé à partir du moment où l’ordinateur Universel commence à exécuter lesdits programmes, en l’occurrence à partir du Big Bang.

Ce qu’il faut surtout retenir, c’est le principe que l’Univers est information au sens informatique du terme, c’est-à-dire une information ayant des constituants de base indivisibles, comme le bit est celui de notre société technologique actuelle.

Je cite le scientifique Trhnh Xuan Thuan « Le vide est la matrice de tout » à lire dans Science et Avenir.

Photos : http://irfu.cea.fr; http://discovermagazine.com/; https://fineartamerica.com; http://bigthink.com.

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