HUDF et après

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.

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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.

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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.

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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.

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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 ?

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Vivons-nous dans un trou noir ?

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.

Peuples galactiques

En raison de l’exploration de notre seul système solaire, nous savons que les exoplanètes telluriques ne sont pas toutes susceptibles d’abriter la vie. Tout d’abord, les planètes doivent se retrouver dans l’anneau d’habitabilité, là où la température de l’eau à la surface peut se maintenir autour des 25 °C.

Il existe aussi une question de gravité. Une planète trop petite et trop peu dense ne pourra pas retenir son atmosphère et sans elle, l’eau s’évapore. De plus, les rayons cosmiques et stellaires bombardent sa surface, la rendant carrément stérile.

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Mais une planète trop grosse possède d’autres désavantages qui se rapportent à sa vitesse de libération ou, autrement dit, sa vitesse d’échappement. Cela correspond à la vitesse d’un véhicule spatial se libérant de l’attraction gravitationnelle de son astre. Cette vitesse dépend de la masse et du rayon de la planète.

La Terre possède une vitesse de libération d’environ 40 000 km/h. Pour une densité comparable à celle de la Terre, mais d’un rayon deux fois plus important, la vitesse de libération double également. Si l’exoplanète possède une plus forte densité, soit un rapport plus important de sa masse sur son volume, sa vitesse de libération augmentera d’autant.

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Pour atteindre la vitesse de libération, cela exige de consommer du carburant. Plus cette vitesse est importante, plus le carburant à embarquer à bord de la fusée doit être important. Le problème est qu’avec du poids supplémentaire, ça prend encore plus de carburant et la fusée pèsera encore plus lourd.

Ce cercle vicieux occasionne qu’avec une propulsion chimique, il existe une limite de vitesse de libération au-delà de laquelle, il devient impossible de lancer une fusée dans l’espace.

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Cela signifie que les peuples extraterrestres ne sont pas tous en mesure de visiter l’espace. Certains restent prisonniers de leur planète jusqu’à ce qu’ils puissent bénéficier d’une propulsion beaucoup plus efficace que les réactions chimiques.

On pourrait penser à des réactions nucléaires ou de la production d’énergie grâce à l’interaction matière-antimatière. Toutefois, le temps permettant de contrôler ces énergies plus exotiques empêcherait ces peuples d’envoyer des satellites et des sondes en orbite comme les humains le font depuis soixante ans uniquement grâce à des réactions chimiques bien ordinaires.

La planète Mars fait partie de celles ayant des dimensions trop petites pour préserver leur atmosphère. Dans l’autre extrême, les superterres actuellement connues risquent de piéger leurs habitants à leur surface tellement la vitesse de libération risque d’être trop importante.

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Le graphique montre les masses des exoplanètes connues par rapport à leur distance à leur étoile, le tout par rapport à la masse et à la distance de la Terre au Soleil. Les points bleus représentent les planètes de notre système solaire. Les points rouges, les exoplanètes connues à ce jour. Comme on peut le constater, la Terre, sa sœur Vénus et Mars semblent des exceptions dans la Galaxie, mais c’est seulement parce que détecter des planètes leur ressemblant s’avère bien plus difficile que de trouver des géantes gazeuses comme Jupiter ou Saturne. Nos moyens se raffinant et nos instruments scientifiques gagnant en précision et en acuité, bientôt les points rouges inonderont la région de ce graphique où les planètes rocheuses de notre système solaire se situent.

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Nous pouvons néanmoins nous féliciter de vivre sur une Terre suffisamment grosse pour retenir son atmosphère et ses océans sans toutefois souffrir d’embonpoint, une Terre au cœur de la zone habitable du Soleil, une Terre permettant aux fusées à propulsion chimique de lancer des satellites et des sondes partout dans son système solaire, une Terre à la mesure de notre curiosité et de nos ambitions présentes.

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Lorsque nous maitriserons d’autres types de propulsions beaucoup plus efficaces, nous aurons déjà plus d’un siècle d’expérience spatiale, d’envois de télescopes scrutateurs, de robots fouineurs, de sondes détectrices et d’humains déterminés. Nous serons prêts à entamer une nouvelle phase de notre parcours spatial, devenir un peuple galactique.

 

 

Penser l’Univers autrement — 2

Dans l’article précédent, j’entame une réflexion sur une vision radicalement nouvelle de l’Univers, soit un « Univers tramé informatif plurivalent (UTIP) ». Puisque cet article se veut la suite, je vous recommande la lecture du premier volet.

Démystification des bizarreries quantiques

Mon Univers informatif tramé et plurivalent expliquerait les sauts quantiques des électrons et leurs orbitales, la non-localité et tout un tas de concepts quantiques difficilement compréhensibles et acceptables dont ceux reliés à la mesure. L’expérience des fentes de Young n’aurait plus rien d’incompréhensible ou de mystérieux.

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Décohérence quantique

Ce qu’on nomme la décohérence quantique n’est en fait que la matérialisation de l’information causée par un impact, une mesure, une commande spécifique ou un algorithme traitant un lot d’informations contenues dans plusieurs mailles et qui considère qu’une particule ou un groupe de particules prendra forme à cet endroit de l’espace-temps.

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Intrication quantique

Ce phénomène si combattu par Einstein, mais maintes fois prouvé, connait avec ma théorie une fin heureuse pour ce cher homme, ou à tout le moins une explication qu’il aurait pu accepter.

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Lors de l’émission de deux photons intriqués, on sait qu’on émet de l’information et non pas les photons eux-mêmes. Cette information se transporte à travers la trame à vitesse causale c (vitesse de la lumière). Lorsqu’il y a détection d’une caractéristique comme le spin d’un des deux photons, l’information sur le spin du deuxième photon intriqué est déjà rendue là où on va le matérialiser. L’intrication quantique ne viole donc aucunement la loi de la causalité.

Augmentation de la masse avec l’augmentation de la vitesse

Ce phénomène relativiste imaginé et calculé par Einstein se comprend assez bien avec l’Univers UTIP. On remarque dans notre monde que la masse d’une particule augmente avec sa vitesse jusqu’à valoir l’infini ∞ si on la pousse à atteindre la vitesse limite de causalité c.

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Or ce comportement s’explique en considérant qu’une information requerra un nombre plus important de mailles pour être transmise plus rapidement afin de ne pas saturer la capacité des mailles d’espace-temps et ainsi de corrompre ou de perdre cette information. L’usage de plus de mailles par unité de temps équivaut exactement à une plus grande quantité d’information fixe, donc à une plus grande masse.

La gravitation

On peut même comprendre les effets cosmologiques comme la déformation graduelle de l’espace-temps lorsque la quantité de matière (d’informations) augmente. Si on considère que les mailles gardent toujours les mêmes dimensions, il faut donc accepter que ces déformations soient de l’espace-temps supplémentaire créé pour aider à supporter le poids grandissant des informations transportées sur la trame et non pas un étirement de ces mailles comme le montrent souvent les représentations de la gravitation de la relativité générale.

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Si la masse n’est plus qu’une information inscrite dans des paquets qui se meuvent plus ou moins rapidement sur la trame et qu’elle crée sur son passage des mailles d’espace-temps supplémentaires, il faut donc accepter que la gravitation qu’exerce une masse sur une autre représente simplement la propension de l’information à trouver le maximum de mailles d’espace-temps d’informations et à s’en rapprocher afin d’en utiliser une certaine quantité à son propre profit.

Une masse importante crée une grande quantité de mailles d’espace-temps vierges d’informations qui deviennent disponibles pour cette même masse d’information, mais également pour tout paquet d’information passant à proximité. Cela exerce sur ce paquet un attrait à se rapprocher de ces mailles supplémentaires, car chaque paquet d’information est conçu de telle façon à rechercher le chemin le plus susceptible de le transporter efficacement, donc à trouver le chemin où existent le plus de mailles.

Les trous noirs

Les trous noirs correspondent simplement à des endroits où le nombre de mailles à créer dépasse la capacité de la trame d’espace-temps. L’information transportée est alors piégée au sein d’une certaine quantité de mailles qui perdent leur capacité de générer des particules à cause de leur impossibilité de résoudre les équations à partir d’informations incomplètes au sein de chacune des mailles.

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Un trou noir, c’est un disque dur d’ordinateur au catalogue corrompu à cause d’une quantité trop grande d’informations. Les infos inscrites dans ces mailles sont irrémédiablement piégées.

L’expansion de l’Univers

On peut expliquer l’expansion de l’Univers par son besoin de transporter de plus en plus d’informations. Ce gonflement ne se produit pas sur les rebords de l’Univers, mais partout dans l’espace, créant des mailles supplémentaires capables de relayer toujours plus d’informations.

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Cette création se produit à partir de ce qu’on nomme aujourd’hui l’énergie sombre ou noire, une énergie potentielle capable de générer des mailles d’espace-temps à un rythme défini par la quantité d’information à transmettre afin d’éviter la saturation des mailles, le piégeage des infos et ainsi la production de trous noirs intempestifs.

Conclusion

Voilà en résumé comment un monde basé sur un transport d’informations sur des particules plutôt que sur le transport des particules elles-mêmes permettrait de comprendre et de lier la physique quantique et la physique cosmologique en une seule vision cohérente de notre Univers.

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Il reste tellement à écrire sur ce type d’Univers et de choses à expliquer, mais je suis sincèrement convaincu que cette vision permet de réconcilier une fois pour toutes les deux pans apparemment incompatibles de notre physique moderne.

Je poursuivrai mes réflexions sur mon «Univers tramé informatif plurivalent» (UTIP) dans d’autres articles qui seront répartis parmi beaucoup d’autres sujets de préoccupations. Restez à l’affût en vous abonnant.

Penser l’Univers autrement — 1

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?

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

La gravitation

J’aimerais vous partager un peu de mon enghousisame pour la gravitation, car ce phénomène, cette force, cet effet, ce sujet d’étude est plus que fascinant.

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En Grèce antique, elle n’était pas universelle puisque les observations montraient que la fumée montait. Ainsi, tout ne tombait pas sur Terre. Ils voyaient également que la Lune ne tombait pas. Les objets possédaient donc un lieu naturel auquel ils se raccrochaient, soit la Terre, soit le ciel.

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Par la suite, Galilée montre que la chute des corps est universelle et pourtant l’expérience avec des corps légers et lourds ne pouvait pas le démontrer à cause de la résistance de l’air plus perturbante pour les objets très légers. Dans le vide, tous les corps tombent effectivement de façon identique, mais pas sur Terre. Et pourtant, il ose le prétendre grâce à des exercices de pensée, mais certainement pas grâce à une expérience qui aurait prouvé qu’une plume tombe à la même vitesse qu’une pierre ! Sa démonstration à la tour de Pise est du folklore.

Newton fait faire un bond de géant à la gravitation avec sa loi montrant que c’est une force qu’exercent les objets massifs entre eux. Il en déduit une formule montrant que cette force est proportionnelle à la multiplication des masses et diminue en fonction du carré de la distance séparant les deux objets.

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Mais le plus impressionnant est qu’il établit un parallèle entre la chute des corps sur Terre et les orbites célestes en affirmant que la Lune tombe bien sur la Terre, mais sa rotation autour de notre planète fait qu’elle ne cesse de nous rater. Il découvre l’existence d’une constante gravitationnelle (G) identique pour tous les corps s’attirant dans l’Univers. La force gravitationnelle s’exerce sans aucune limite de distance et elle est instantanée. Il sait que cette force dépend des masses des objets, mais il ignore ce qui fait que la masse attire la masse.

Einstein saute ensuite sur l’occasion de déclasser la théorie de Newton en sachant que la force gravitationnelle ne peut pas s’exercer instantanément puisque rien ne peut dépasser la vitesse limite correspondant à la vitesse de la lumière dans le vide. Il a compris que la théorie de Newton n’est qu’une approximation d’une théorie plus générale. Il cesse de voir la gravitation comme une force. Il établit une équivalence entre la masse inertielle et la masse pesante. Il considère que la masse déforme l’espace-temps et c’est cette déformation d’autant plus importante que la masse est grande et dense qui fait courber les trajectoires des objets, leur imposant de tourner le long d’une courbe elliptique pour les planètes gravitant autour des étoiles et des lunes autour de leurs planètes.

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La théorie du grand homme parvient même à prévoir que le temps est modifié par le champ de gravité. Aujourd’hui, il suffit de surélever une horloge atomique de 20 cm pour commencer à apercevoir un décalage entre celle-ci et une autre restée bien en place. Il reste cependant encore une grande inconnue dans cette théorie, pourquoi la masse plie-t-elle l’espace ? Et si la gravitation n’est pas une force, comment la masse parvient-elle à déformer l’espace autour d’elle sinon en lui appliquant une force qui l’étire ?

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Mais le plus gros problème avec la théorie de la gravitation d’Einstein qu’on appelle la relativité générale se situe dans les extrêmes. Elle prédit correctement la formation des trous noirs, mais elle établit une densité centrale valant l’infini, ce qui cesse d’être de la physique. Même chose pour le Big Bang, la relativité générale considère qu’au temps zéro, l’Univers était infiniment dense, infiniment chaud et infiniment petit. Une théorie qui prédit des infinis n’est plus une théorie et là encore, on peut considérer qu’il existe une meilleure théorie que la relativité générale.

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Afin de se dépêtrer de ces dérangeants infinis, les physiciens inventent d’autres théories dont l’une semble prometteuse, la gravitation quantique à boucles. Cette théorie cesse de voir l’espace-temps comme étant continu, il devient discret, comme des atomes tous identiques d’espace-temps. On obtient alors des aires et des volumes minimaux et discrets, une sorte de maillage tridimensionnel où tous les petits volumes incompressibles sont reliés entre eux par un réseau de spins. Le plus grand spécialiste de cette théorie est l’Italien Carlo Rovelli. L’Américain Lee Smolin de l’Institut Perimeter au Canada a également apporté une importante contribution. Plus récemment on entend beaucoup parler du Français Aurélien Barrau, une étoile montante de cette théorie et un excellent vulgarisateur. Je le félicite également pour ses sorties remarquées en faveur de l’environnement.

Mais la gravitation n’a pas terminé de nous surprendre et de nous étonner. Récemment, la mise en lumière du boson de Higgs et du champ de Higgs nous éclaire un peu plus sur le mécanisme engendrant la masse. Cependant, des questions fondamentales demeurent, dont à savoir pourquoi les particules ont toutes des masses différentes et pourquoi elles ont les masses qu’on leur connait ?

Mais il y a pire. On ignore si la gravitation existe aux petites échelles. Et quand je parle des petites échelles, je ne fais pas seulement allusion au niveau des particules élémentaires, mais à tout ce qui se situe en deçà du dixième de millimètre à cause d’autres forces s’exerçant à ces échelles et qui masquent très efficacement les éventuels effets de la gravitation. Pour savoir si deux protons s’attirent par la force gravitationnelle, il faudrait pouvoir la discerner à travers la force électromagnétique qui les repousse avec un facteur 1030 fois plus important.

En résumé, on sait calculer plein de choses en rapport avec la gravitation, mais on ignore encore totalement ce qui la constitue et même si elle existe réellement. Si la gravitation reste l’effet le plus évident à l’échelle humaine, elle demeure la plus mystérieuse de toutes les interactions.

Quand les physiciens s’excitent

ANITA est un instrument scientifique installé en Antarctique destiné à détecter des particules provenant des rayons cosmiques. Il est spécifiquement conçu pour chasser des rayonnements spatiaux extra-atmosphériques. La communauté des physiciens spécialisés dans les hautes énergies, dont celles concernant les neutrinos, fut prise d’une grande excitation quand l’instrument a détecté des particules qui ont semblé provenir de la terre plutôt que de l’espace. Puisque les rayonnements connus ne devraient pas rebondir, les scientifiques ont commencé à se demander si ces faisceaux mystérieux sont faits de particules inconnues jusqu’à présent, donc en dehors du modèle standard.

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ANITA

Depuis les premières observations en 2016, les scientifiques ont émis plusieurs hypothèses, dont celles des neutrinos stériles ou d’une distribution atypique de matière noire au sein de la Terre. Cependant, des hypothèses plus conventionnelles n’étaient pas toutes écartées pour autant.

Cela vient de changer. Un récent article scientifique (26 septembre 2018) provenant du Penn State University vient de montrer les données colligées des deux détecteurs de particules installés en Antarctique, ANITA et Ice Cube et leurs conclusions ont fait sursauter l’ensemble de la communauté scientifique. Si leur conclusion est valide, il n’y aurait qu’une seule chance sur 3,5 millions que les particules détectées par les deux appareils fassent partie du bestiaire du modèle standard des particules fondamentales actuellement accepté. C’est un niveau de confiance valant entre 5,8 et 7 sigma en fonction des calculs choisis, 5 étant le minimum pour confirmer une nouvelle découverte.

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Ice Cube

Les deux équipes de chercheurs ignorent toujours si ces particules sont l’une de celles actuellement prédites par des théories alternatives ou complémentaires. Quoi qu’il en soit, cette découverte était grandement attendue puisque le modèle standard a toujours été considéré comme une œuvre incomplète du fait qu’il ne dit absolument rien sur la gravitation ni sur la matière noire ni sur l’énergie noire, des phénomènes observables qu’on ne peut laisser de côté.

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Simulation du réseau de détecteurs sous-glaciaire de Ice Cube

Mais pourquoi ces détections n’ont-elles lieu qu’en Antarctique alors qu’il existe tout un tas de détecteurs ailleurs dans le monde ? Les rayons cosmiques moins freinés par le champ électromagnétique de la Terre à cet endroit transportent des énergies impossibles à générer avec des appareils sur Terre et même par le plus puissant d’entre eux, le LHC. En analysant les comportements de ces particules cosmiques hyper énergétiques, on accède à tout un nouveau pan de la physique. Pour l’instant, le mystère plane sur la nature précise de ces particules.

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Pour ma part, je reste un peu sceptique. Les Américains nous ont prouvé avec l’expérience 2MASS qu’ils peuvent rapidement tirer des conclusions infondées. C’est comme s’ils étaient frustrés que les spots des découvertes scientifiques ne les illuminent plus et ils les recherchent à tout prix. Ils n’ont qu’à demander à leur gouvernement de mettre moins d’argent dans la guerre et plus en recherche. Connaissant leur président, ce serait chose facile, non ?

Pont Einstein-Rosen

Chose promise, chose due. Voici la suite de l’article traitant d’intrication quantique.

Ne cherchez pas le pont Einstein-Rosen sur Google Maps, il ne traverse aucune rivière. Cependant, il traverse bien un espace entre deux lieux. Et quel espace!

Ces deux physiciens ont signé un article en 1935 alors que faisait toujours rage la polémique autour de la réalité de la physique quantique. À partir des équations de la relativité générale, ils montrèrent que certaines solutions créeraient un déchirement de l’espace-temps et une connexion possible entre deux feuillets distincts de l’espace-temps.

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Le concept du trou de ver était né, un lien sous-jacent à travers deux points éloignés qui, si nous étions en mesure de l’emprunter, permettrait de court-circuiter le chemin normal. Ce raccourci spatio-temporel donnerait l’impression d’avoir franchi une grande distance en violant le sacro-saint principe de la vitesse limite dans le vide, mais il n’en est rien. Venant d’Einstein, rien de surprenant qu’il respecte son propre postulat.

Mais en quoi la physique quantique joue-t-elle maintenant dans ce principe astrophysique régi par la relativité générale? La physique de l’immensément petit a donné une façon de créer ce trou de ver entre deux endroits précis de l’espace et c’est grâce à l’intrication quantique.

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Intriquez une grande quantité de matière. Séparez ces particules en les plaçant à deux lieux de votre choix. On sait que l’intrication garde un lien fort entre ces éléments, peu importe la distance. Engendrez ensuite deux trous noirs en condensant la matière aux deux endroits. Voilà, un trou de ver est né, exactement là où vous le désiriez.

Si ce concept résout le problème de la création d’un trou de ver entre deux lieux distincts et prédéterminés, il reste cependant totalement infranchissable d’un côté vers l’autre puisque si on peut entrer dans un trou noir, on ne peut jamais en ressortir, soit en faisant demi-tour, soit en tentent d’emprunter celui situé droit devant.

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D’après le physicien théorique Leonard Susskind, professeur à l’université Stanford en Californie, il faut trouver quelque chose de plus élaboré, mais le principe de l’intrication quantique restera probablement une partie essentielle du processus qui permettra un jour d’engendrer un véritable pont Einstein-Rosen réellement franchissable.

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Dans le film Thor: Ragnarok, nos héros Thor et Hulk sont coincés à l’autre bout de l’Univers et doivent se rendre sans délai à Asgard. Bruce Banner reconnait un «pont Einstein-Rosen» et la bande de gros bras l’emprunte afin de traverser l’espace en un temps record. Les scripteurs ont eu l’intelligence de ne pas choisir deux trous noirs comme origines et débouchés de ce pont, desquels on ne peut échapper. Ils parlent plutôt d’un pont entre deux étoiles à neutrons.

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Je considère la construction de vrai pont Einstein-Rosen que nous pourrions un jour utiliser comme représentant l’ultime défi technologique de l’humain. Je crois sincèrement que si nous parvenons à continuer d’exister sans nous détruire, nous y arriverons et nous pourrons alors visiter une grande partie de notre Galaxie.

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Pour visiter le reste de notre Univers, les autres galaxies, on aura besoin d’un autre saut technologique, mais commençons par régler le cas du voyage intergalactique. Notre terrain de jeu viendra de s’agrandir bien suffisamment pour nous occuper pendant un bon milliard d’années.

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Vous vous en doutez probablement, ce genre d’appellation fait penser à un objet céleste et c’en est effectivement un. À l’instar de beaucoup de produits de notre Univers, nous les cataloguons et ainsi ils prennent des désignations différentes. Celui-ci est également connu sous les vocables ATLAS18qqn, SN 2018cow, ou plus simplement «The Cow».

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Ce serait peut-être une supernova, une étoile variable cataclysmique (CV), une source de sursauts de rayons gamma (SRG ou GRB) une source d’ondes gravitationnelles (GW), mais d’un genre plutôt étrange qui se moque de nos connaissances actuelles en la matière. Située à 200 millions d’années-lumière de nous, cette possible supernova brille au moins dix fois plus que les supernovæ normales. Elle a été découverte le 16 juin dernier par l’observatoire Haleakalā à Hawaï.

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Le lendemain, pas moins de 24 télescopes majeurs se sont braqués sur cette bizarrerie céleste, un record de concurrence répertorié par le site The Astronomer’s Telegram (astronomerstelegram.org).

Son statut de supernova est loin de faire l’unanimité puisque cette étoile est trop brillante et trop rapide pour la désintégration du nickel 56Ni caractérisant les supernovæ de type Ia, de là tout l’intérêt de trouver et de comprendre quelque chose qui repoussera les limites de nos connaissances cosmiques.

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Les observations se poursuivent et jusqu’à ce que l’on découvre précisément ce qu’elle est, on peut toujours s’exclamer «Ah la vache!»

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Quelques questions-réponses sur la photographie d’un trou noir

Cet article fait suite à ceux de ces trois derniers jours. 2018-06-112018-06-122018-06-13

Voici une série de questions et de réponses qui pourront vous aider à mieux comprendre le résultat attendu avant la fin 2018 de la première photographie d’un trou noir.

Q — Combien de temps a duré la prise de photographie d’un trou noir en avril 2017?
R — Une semaine

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Q — Quel trou noir a été photographié?
R — La source radio ponctuelle désignée sous le nom de Sagittaire A*. Cette source émet des ondes radio et a été associée au trou noir supermassif résidant au cœur de notre Galaxie. Le trou noir n’émet évidemment pas directement ces ondes. Elles sont un effet sur son environnement lorsqu’il perturbe des nuages de gaz se trouvant dans ses parages.

Q — Est-il photographié en lumière visible?
R — Non. Entre le centre galactique et nous, il y a des poussières et des étoiles en quantités tellement grandes qu’il est absolument impossible de voir un objet en arrière-plan en utilisant les ondes visibles. Le télescope virtuel EHT utilise deux couvertures d’ondes électromagnétiques. Les principales fréquences détectées sont les ondes radio millimétriques et submillimétriques (bandes de fréquences de nos postes de télé et radio commerciales) provenant de ce point de l’espace. La seconde couverture se fait en ultraviolet. Les photons détectés seront ensuite transposés dans des couleurs qu’on peut voir afin de nous montrer un résultat visible pour nos yeux.

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Q — À quoi risque de ressembler la photographie?
R — Au risque de vous décevoir, le résultat risque visuellement d’être très peu ressemblant aux belles images dont je vous abreuve depuis les derniers articles sur le sujet. Comme je le spécifiais dans le précédent article, ces images sont des résultats d’artistes ou de simulations numériques et elles font abstraction de tous les «
défauts» causés par des centaines de causes dont plusieurs seront présents dans les images finales. Les astronomes tenteront d’en éliminer le plus possible, mais elles ne seront certainement pas à la hauteur des attentes des amateurs peu ou mal informés des difficultés.

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Q — Alors à quoi servira cette photo?
R — Elle sert surtout à valider un protocole de travail très élaboré visant à créer un interféromètre supergéant. Elle sert aussi à améliorer nos connaissances en traitement informatique interférométrique. Elle deviendra également une première «
preuve tangible» plus ou moins convaincante de l’existence réelle des trous noirs qui n’ont été jusqu’à présent que calculés à partir d’une théorie qu’on sait bancale lorsqu’elle flirte avec les infinis.

Q — Comment pourra-t-on améliorer ce résultat dans l’avenir?
R — On pense à un interféromètre mixte utilisant des télescopes spatiaux et terrestres, ce qui agrandirait de beaucoup la résolution du télescope virtuel.

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Q — Sur certaines photos de synthèse, on voit des trous noirs comme une tache alors que d’autres le montrent avec toutes sortes d’effets lumineux aux alentours. Lesquelles de ces simulations se rapprochent de la réalité?
R — Un trou noir stable qui n’a aucune rotation ferait apparaitre une tache ronde noire qui est l’horizon des événements du trou noir. Il sera entouré d’un halo lumineux occasionné par les étoiles en arrière-plan dont les rayons lumineux sont déviés et concentrés aux environs immédiats de cet horizon. Mais un trou noir qui ne tourne pas du tout n’existe probablement pas. Sa rotation apporte des changements à la structure géométrique de l’espace proche du trou noir. Imaginez que vous pincez une maille d’un tricot et que vous tourniez le poignet. Une partie du tricot se déformera autour de la maille pincée et tordue. L’espace autour d’un trou noir fait de même et dans les 3 dimensions. Ce changement à la structure géométrique de l’espace autour du trou noir dévie les rayons lumineux environnants et créera différents effets visuels. Toutefois, selon l’angle avec lequel nous verrons le trou noir, l’angle par rapport à son plan de rotation, le résultat visuel variera beaucoup.

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Q — Comment les astronomes peuvent-ils être certains de la présence d’un trou noir au centre de la Voie lactée ? Et comment ont-ils calculé sa masse et ses dimensions ?

R — Puisqu’il n’a jamais été détecté, on pourrait se demander comment les astronomes savent qu’un trou noir galactique supermassif se cache au cœur de notre Galaxie. Ils ont suivi à la trace durant une dizaine d’années certaines étoiles très proches du centre galactique et ils ont remarqué qu’elles bougeaient. Ils ont tracé leur orbite et trouvé qu’elles tournaient toutes autour d’un point absent sur les photos (voir résultat ci-haut). Selon les lois de la mécanique céleste, il est possible de mesurer la masse de ce point central en fonction des orbites et des masses des étoiles révolutionnant autour. Ils ont donc mesuré une masse d’environ 4 millions de masses solaires. Puisque le volume dans lequel cette masse est concentrée est beaucoup trop petit pour correspondre à un groupe important d’étoiles supergéantes, il ne reste plus que des trous noirs puisque même des étoiles à neutrons seraient obligées de s’agglutiner en se transformant là encore en trou noir.

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Q — C’est bien Einstein qui a prédit l’existence des trous noirs?
R — Faux. Malgré l’insistance dérangeante de plusieurs sites scientifiques à lui attribuer cette prédiction, elle est l’œuvre de Karl Schwarzschild qui fut le premier à calculer une singularité (trou noir) dans les équations d’Einstein en 1916. Einstein lui-même pensait que la Nature avait prévu des mécanismes qui empêchaient ces singularités de survenir. Donc, non seulement Einstein ne les a jamais prédits, mais il n’y croyait tout simplement pas. Même si Einstein a inventé l’outil mathématique, le marteau en quelque sorte, il n’est pas l’auteur de toutes les œuvres créées à partir de celui-ci.

N’hésitez pas à poser vos questions sous forme de commentaire.

Verra-t-on un trou noir en 2018 ? (3)

J’ai entendu votre question et je vous réponds d’entrée de jeu, la réponse est non! Il n’existe aucune photo de l’horizon d’un trou noir nulle part sur Terre. Toutes sont des illustrations d’artiste ou des dessins créés par ordinateur à partir des formules mathématiques tirées de la théorie de la relativité générale d’Einstein. Par contre, ça pourrait changer dès cette année.

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Poursuivons maintenant notre aventure entreprise avant-hier et hier en présentant quelques concepts astronomiques. Si on veut obtenir une photo d’un horizon d’un trou noir, il faut quand même comprendre comment on pourrait y arriver. Vous verrez qu’il ne suffit pas de relier un iPhone à un télescope.

Tout d’abord, différencions deux concepts des instruments d’optique, leur sensibilité et leur résolution.

La sensibilité dépend dans un premier temps de la qualité du détecteur à transformer les photons en signal électrique. Attachez une patate à un télescope, vous n’obtiendrez pas la photo d’un champ de patate. Ensuite, il y a le nombre de photons qui seront amenés au détecteur. Cette quantité dépend de la taille du télescope, ce qu’on appelle la surface collectrice du miroir principal. Enfin, pour augmenter le nombre de photons, le télescope visera le même point du ciel le plus longtemps possible.

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La résolution définit la capacité de l’instrument à différencier deux éléments l’un de l’autre. Elle dépend du nombre de pixels du détecteur, de la fréquence à détecter et aussi de la parallaxe.

La parallaxe est l’angle maximal formé par deux points de la surface collectrice. Plus le diamètre du télescope est grand, plus l’angle sera important et plus son pouvoir de résolution sera important. Un grand miroir aura donc deux avantages. Il collectera plus de photons et il aura un pouvoir de résolution plus important.

Toutefois, aucun télescope terrestre ou spatial n’a la résolution nécessaire pour voir les détails des effets optiques occasionnés par les trous noirs connus, même ceux du petit monstre supermassif caché au centre de notre Galaxie. Peut-on attendre la mise en service en 2025 du télescope E-ELT de 39 mètres de diamètre, mais là encore, sa résolution serait beaucoup trop faible.

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Qu’à cela ne tienne! Les astronomes sont des petits futés et ils ont pris la définition de la résolution d’un instrument optique au pied de la lettre. S’il faut augmenter la parallaxe pour améliorer le pouvoir de résolution, il suffit de prendre deux télescopes au lieu d’un seul et de leur faire regarder le même objet en même temps afin de créer un télescope virtuel de meilleure résolution.

Différentes solutions ont été mises de l’avant, dont certaines plus simples, d’autres plus complexes. La plus simple est le concept des jumelles, c’est le cas du BLT (Binary Large Telescope).   

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Pour des télescopes indépendants, il faut trouver le moyen de traiter les signaux reçus par les deux engins pour les faire correspondre exactement dans le temps. On parle alors d’interférométrie. Une fois encore, deux solutions existent. Les interféromètres couplés localement, comme le VLT. Possédant 4 gros et 4 petits télescopes, il est possible de simuler un télescope de 200 mètres de diamètre.

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Mais encore là, c’est beaucoup trop peu pour espérer voir l’horizon d’un trou noir. Ça prendrait un télescope au moins des dimensions… de… de… la Terre. Et c’est là qu’ils ont créé le EHT (Event Horizon Telescope). Ce n’est pas un nouveau télescope, mais un protocole d’utilisation d’un réseau de neuf télescopes existants répartis un peu partout sur la planète, y compris au Groenland et en Antarctique. Son diamètre virtuel définissant sa capacité de résolution est de près de 15000 km.

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Une première session photo s’est déroulée en avril 2017 et les résultats sont à l’étape du traitement qui pourrait se terminer d’ici la fin de l’année 2018. Ce sont des pétaoctets de données à traiter avec des difficultés énormes, d’où le délai entre la prise photo et le résultat final.

Demain, quelques questions – réponses sur le sujet.

Verra-t-on un trou noir en 2018 ? (2)

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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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