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.

Au fond, c’est de la démagogie

Existe-t-il un point critique au-delà duquel il n’existe plus de retour possible ?

La Nature nous en propose plusieurs au cours de notre vie. Du moins, ce fut mon cas. Elle nous expose à des dangers qui peuvent être évités, gérés ou impossibles à éviter et alors il nous reste à nous mesurer à ses furies, à y survivre ou à périr.

La Nature est excusée d’emblée puisqu’elle est notre maitre absolue. Mais qu’en est-il des individus ? Existe-t-il une limite infranchissable au-delà de laquelle l’acceptation devient impossible ? Ou est-ce que le point critique peut-il toujours être repoussé ?

Parfois, la bonne foi n’est plus suffisante, par exemple quand on est confronté à ne dialoguer que dans une structure à géométrie asymétrique variable, c’est le signe que le point de non-retour amenant inexorablement à un cul-de-sac a probablement déjà été franchi.

La déformation des paroles de l’autre pour lui prêter des intentions inexistantes est le scénario classique. Oublier les paroles que l’autre a prononcées parce qu’elles détruiraient notre thèse est l’autre technique. Refuser de reconnaitre les paroles qu’on vient de prononcer parce qu’elles faisaient partie d’une technique de manipulation qui a avorté ou qui a été détectée est la troisième méthode qu’utilisent ceux qui cherchent par la démagogie à détruire l’argumentation dans un dialogue qui se voudrait à la base réfléchi.

J’ai passé l’âge de jouer à ces jeux. Ils me sont devenus si évidents que cette mauvaise foi est vite détectée et automatiquement renvoyée à la face de son instigateur.

Je remercie tous les gens que j’ai côtoyés durant ma vie. Ils m’ont tous appris quelque chose d’essentiel et cette richesse n’est pas la leur, mais celle qui me revient de droit parce que j’ai fini par comprendre les vérités par moi-même. Aujourd’hui, je suis riche des expériences vécues qui m’ont demandé de réfléchir et j’ai accepté ces défis de vouloir les comprendre.

Avec les années, les diverses situations que j’ai vécues et auxquelles j’ai réfléchi me permettent de reconnaitre plus aisément, entre autres, la démagogie. Vous connaissez, c’est l’art de torturer les événements en les transformant par des arguments fallacieux pour en arriver à créer une réalité qui n’existe que dans la tête de ceux qui la désirent en maniant cet art sublime du faufilage entre les vérités et l’injection propice de mensonges.

Voilà. Ne me testez pas, ou ne me testez plus. J’ai trop vécu pour que vous puissiez escompter me prendre en défaut de compréhension. J’observe, je collige les observations, je les analyse, j’établis une théorie cohérente avec les observations, je la mets à l’épreuve, je ramasse des résultats, je les compare à ma théorie, je vérifie si je dois accumuler encore plus de résultats, dans l’affirmative je rajoute d’autres résultats et j’établis un niveau de confiance entre ma théorie et les résultats obtenus par l’expérience.

Contrairement à ce que plusieurs pensent, l’intuition n’est pas absente de ce processus, mais elle ne s’applique pas partout à toutes les étapes et surtout, elle ne remplace jamais l’ensemble d’un processus analytique. L’intuition s’applique parfaitement lorsqu’il est temps d’élaborer des théories ainsi qu’au niveau d’imaginer des expériences qui pourraient les confirmer ou les infirmer. Bien souvent, sans intuition, tout le monde tourne en rond. Mais dans les étapes de ce processus où on doit laisser la place à la méthode, l’intuition n’a plus sa place. C’est une tentative de court-circuiter la méthode et ça, je ne puis l’accepter, le tolérer et encore moins le cautionner.

Lorsque je sens que ce discours déplait, dérange et finit par déraper avec des gens incapables d’accepter la place nécessairement contingentée et pondérée (je n’ai jamais dit inexistante) que peut et que doit jouer l’intuition dans des processus décisionnels globaux et sérieux, j’ai fini de me battre. Je démissionne, parce que la discussion finit toujours par dévier comme une boule de quilles vers l’un ou l’autre des deux dalots qui, inévitablement, se rapprochent de plus en plus au fur et à mesure que mes arguments prennent de l’importance et deviennent inattaquables. Même un champion aux quilles ne peut obtenir un abat lorsque les dalots finissent par se toucher. C’est ce qu’on appelle un dialogue de sourds. Plus précisément, utiliser des dalots à géométrie variable, c’est exactement ça user de démagogie.

Mon point critique est atteint lorsque des gens se réclamant faire partie des gens intuitifs abusent plutôt de démagogie – étrangement, cette technique n’est pas du tout intuitive, mais pleinement délibérée, comprise et sciemment utilisée –  pour tenter de court-circuiter des méthodes en les remplaçant par des décisions ad hoc dénuées de tout fondement.

Des dimensions étourdissantes

Je me rappelle mes premiers cours de géométrie. Ça commençait par la notion de dimension. Un seul point, minuscule, aucune dimension puisqu’il ne s’étire dans aucune direction. Puis de fut une ligne, une dimension. Ensuite un carré, deux dimensions. Et finalement un cube, trois dimensions. J’avais rapidement saisi le concept. Ce n’était pas très compliqué, c’était logique. Plus tard, j’ai appris qu’on pouvait dessiner des dimensions supérieures à trois. Il suffisait de faire la même chose que lorsqu’on déplie un cube pour le regarder étalé sur une table. Ça réduit le cube de dimension 3 à un étalement, souvent dessiné en croix, de six carrés de dimension 2, donc sur un seul et même plan.

Il est donc possible de dessiner en trois dimensions un cube de dimension 4, un hypercube, en le dépliant sous forme de 6 cubes souvent également étalés en forme de croix. Une peinture intitulée « Corpus Hypercubus » de Salvador Dalí montre ce dépliement que vous voyez au sommet de cet article. Ensuite, voir clairement 5 dimensions ou plus, le truc de dépliement ne fonctionne plus vraiment, mais ce n’est pas une raison pour penser que ça n’existe pas. En mathématique, 12 variables créent un objet à 12 dimensions. Ça ne se visualise pas, mais ça se comprend et ça se calcule quand même.

J’avais pensé, innocemment, que l’histoire des dimensions était terminée. 3, 5 ou 11 dimensions, j’avais compris le principe. Cependant, l’histoire autour des dimensions ne se termine pas ainsi.

Si je prends un cube de métal de 2 cm de côté, son volume est de 8cm3. Facile. Mais si je prends une éponge, un pain de sucre ou un morceau d’emmenthal aux mêmes proportions, est-ce que son volume est aussi 8 cm3 ? On comprend que ces cubes possèdent des vides et que, même si leurs volumes externes sont semblables au cube métallique, il leur manque de la matière pour équivaloir à la même quantité de matière que le cube de métal.

Et c’est là l’idée formidable qu’a eue Benoît Mandelbrot de donner aux cubes non pleins une valeur de dimension inférieure à 3, mais évidemment supérieure à 2 qui n’est qu’une surface plane. Une dimension comprise entre 2 et 3. Ainsi, son nombre de dimensions est nécessairement un chiffre qui n’est pas un entier.

Donc, si vous voulez piéger quelqu’un avec une colle, demandez-lui combien de dimensions possède une éponge. Bien entendu, tout dépend de la structure des cavités de l’éponge. Par exemple, il existe un type d’éponge mathématiquement créé qu’on appelle une éponge de Menger dont son nombre de dimensions est de 2,7268, soit environ 3/4, plus grand que 2, mais plus petit que 3. Ce principe des dimensions fractionnaires fonctionne avec n’importe quel nombre de dimensions de base.

À partir du moment où le principe des dimensions fractionnaires est compris, tout ce que la nature nous montre n’est plus jamais regardé avec les mêmes yeux qu’ils soient éclairs, montagnes, arbres, rivages et, bien sûr, une meule de gruyère.

photo : lbc9.net