Que verrions-nous en nous donnant des brèves avec un trou noir? | Vide cosmique

J’ai une opinion biaisée, je l’admets, mais l’une des images du film et l’une des observations astronomiques les plus emblématiques de l’histoire est celle d’un trou noir “de près”. Plus précisément, je me réfère aux images de fiction de Gargantúa et des Royals du trou noir supermasive de M87, une gigantesque galaxie que nous avons là-bas, à seulement 53 millions d’années-lumière. M87 abrite un monstre qui concentre la masse d’environ sept milliards de semelles. Mais c’est qu’il le fait dans un volume de taille similaire à la distance à laquelle la nef de Voyager 1 d’entre nous est en ce moment, environ 140 fois la taille de l’orbite de la terre autour du soleil, ou moins du dixième siècle moyen de la distance qui nous sépare de l’étoile la plus proche. Autrement dit, le même volume qui abrite quelques étoiles ici (le Soleil et Centauri suivant), le trou noir supermassif de M87 concentre l’équivalent de plusieurs milliards d’étoiles. Et ce n’est pas le plus grand trou noir.

Et comment savons-nous qu’il y a un trou noir? À quoi ressemblent ces monstres? Plus précisément, comment êtes-vous vu sur de courtes distances, si nous étions devant lui de Bruces? Pour le comprendre, nous présenterons le problème avec plusieurs hypothèses.

Tout d’abord, voyons ce qui se passerait si le trou noir était complètement seul dans l’univers. Nous devons avoir que la définition la plus populaire d’un trou noir est que même la lumière ne peut pas échapper à son attraction gravitationnelle, c’est-à-dire que la lumière n’a pas assez de vitesse pour s’échapper. Dans le cas d’une masse comme la Terre, rien ne peut le laisser s’il ne va pas à plus de 11 kilomètres par seconde (environ 40 000 kilomètres par heure, qui est une unité que nous comprenons mieux). En lumière, avec sa vitesse de 300 000 kilomètres par seconde, il ne lui donne pas pour échapper à l’effet gravitationnel d’un trou noir solitaire. Donc, nous ne devrions rien voir, je n’émets pas de lumière, ce serait littéralement invisible.

Mais ce n’est peut-être pas vrai. Je dis peut-être parce que ce n’est pas prouvé, mais le rayonnement de colportage de So appelé serait une façon dont un trou noir émettrait de la lumière. Ce rayonnement serait le résultat de fluctuations quantiques juste à l’horizon des événements, qui seraient la surface où la vitesse d’échappement est égale à celle de la lumière. Dans une fluctuation quantique pendant un moment, vous pouvez créer une particule et un antiparticule. Et il s’avère que l’antiparticule de l’un est un autre photon. Si deux photons sont créés par une fluctuation quantique, dans des conditions normales, ils seraient anéantis et nous ne le découvririons pas. Mais si la paire de photons est créée, l’une est légèrement à l’horizon des événements et un autre à l’extérieur, le premier ne pourra pas s’échapper et le second oui. Les trous noirs émettraient donc de la lumière! Au détriment de sa masse. Ils ne seraient pas aussi invisibles, bien que les calculs de colportage déterminent que la probabilité de ce phénomène est si petite qu’ils émettraient une lumière extrêmement faible, trop pour le détecter avec nos instruments actuels. Même ainsi, il est si important que nous la recherchons.

Continuons à ajouter des hypothèses qui, en physique, ajoutent rapidement de la complexité au problème. En fait, dans notre article aujourd’hui, nous discutons de ce que nous verrions dans un trou noir, nous supposons donc que ce n’est pas seul dans l’univers, au moins il nous ferait devant nous. Et la lumière sort (en supposant que nous ne sommes pas à zéro degrés Kelvin, nous sommes en vie). La définition la plus robuste d’un trou noir est que les courbes de l’espace-temps afin que rien ne puisse accélérer pour avoir une trajectoire ouverte (ou échappement), tout ce qui se rapprochera trop dans le trou noir. Mais si nous nous mettons à une distance adéquate, certains des photons qui nous quittent peuvent voyager à travers l’espace incurvé par le trou noir et, encore une fois, si nous sommes au bon endroit, ils pourraient tourner le trou noir (toujours au-delà de l’horizon des événements, le dépasser est la “mort” du photon) et retourner vers nous. Nous pouvions donc nous voir, comme dans un miroir! Notre image serait assez déformée, mais nous saurions qu’il y a un trou noir. En fait, ce miroir serait spécial, car si nous nous mettons au bon endroit et sans même regarder directement le trou noir, les photons qui quittent notre cou pouvaient voir leur carrière si courbe qu’ils pourraient nous atteindre dans les yeux après avoir tourné autour du trou noir. Ce serait un miroir qui nous permettrait de voir notre cou, il n’y a rien.

Un trou noir est donc comme un miroir, mais aussi comme une loupe. Parce que s’il y a des choses (planètes, étoiles, galaxies) derrière le trou noir, proche ou distant, le trou noir nous permet de les voir plus en détail et / ou déformés, selon leur distance et leur position relative par rapport au trou noir. C’est exactement comme une loupe, qui peut concentrer la lumière du soleil à un point ou créer une image rare (un caustique, est appelé, un mot non bien connu).

Continuons à compliquer le problème. Le nouveau cas que nous proposons est en fait le moyen le plus courant de détecter les trous noirs. Si le trou noir a du matériau, il est distribué sur un disque, qui est une structure circulaire, avec le trou noir au milieu, et très plat, d’où son nom. Dans ce disque, le matériau est chauffé à de grandes températures. Dans le cas de trous noirs supermassifs, et comme s’il s’agissait d’une grande ampoule à incandescence, il peut briller comme une galaxie entière. Nous parlons de gaz dans une zone de quelques dizaines de jours légers, c’est-à-dire beaucoup moins que la taille du système solaire à ses limites, dans ce qui est connu sous le nom de nuage d’Oort, qui représente plusieurs centaines de jours légers (le Voyager 1 que nous mentionnons est presque un jour léger). Le matériau du disque, lors de l’émission de lumière, perd de l’énergie, donc à la fin, le trou noir peut l’avaler, donc la structure est connue sous le nom de disque d’accrétion, en utilisant un autre mot non bien connu en espagnol, mais que le SAR définit comme “la croissance par l’ajout de matière”.

Mais revenons à notre question ce que nous verrions d’un trou noir. Dans cette dernière casuistique, quand il y a du matériel autour, nous devrions voir un album émettre de la lumière. Mais cela n’est vrai que si nous observons le trou noir d’en haut, du même axe autour duquel le disque est cassé. Si nous observons l’album d’un côté, avec un certain angle, nous ne voyons pas à quoi on s’attendrait. Faites le test de regarder un CD, ou mieux un vinyle, qui a son petit trou noir au milieu, comme les disques d’accrétion astronomiques. S’ils l’observent en perpendiculaire, ils le voient circulaire, s’ils l’observent sous un certain angle, ils voient une ellipse, et s’ils l’observent depuis le plan du disque, ils verront un segment très fin. Mais l’analogie ne nous vaut pas pour les monstres cosmiques. Parce que la courbure de l’espace-temps qu’ils produisent implique que la trajectoire de la lumière de la partie du disque qui est au-delà du trou noir, et que, en principe, voyagé en perpendiculaire au disque, est déformé et tourne autour du trou noir qui se déplace finalement vers nous. Cette lumière nous semble qu’elle provient de la zone au-dessus du trou noir, mais vient de l’arrière du disque. Comme le disque est circulaire, à la fin comme un peigne au-dessus du trou noir. Et il en va de même: les rayons de lumière du bas de la zone du disque qui se trouve derrière le trou Negreo, les rayons qui ont en principe descendu, courbée et atteignant comme s’ils venaient de la zone inférieure du trou noir.

L’image de Gargantúa dans Interstellaire Il le montre parfaitement, il est basé sur nos meilleurs modèles d’émission d’un disque d’accrétion autour d’un trou noir. Je tiens à souligner que j’utilise présent dans ce paragraphe, pas subjonctif, et nous avons vu cet effet! Les deux pour le trou noir supermassif de la galaxie M87 et pour la Voie lactée.

La vision d’un trou noir de Close a des particularités plus curieuses, mais je reste sans espace. Je nomme finalement l’anneau lumineux qui se forme, très près de l’horizon des événements et dans une zone interne que les limites du disque d’accrétion, où les photons peuvent acquérir des orbites circulaires presque stables autour du monstre, comme s’ils étaient une planète, dans ce qui est connu sous le nom de sphère photon. Certains de ces photons à la fin s’échappent et nous laissent la vision d’un anneau. Recherchez l’image de Gargantúa, cette bague est vue dans le film. Si nous étions dans cet anneau, c’est juste où nous pouvions voir le cou, et avoir fermé un cercle argumentatif dans cet article, comme la courbure infinie du trou noir en son centre, je le laisse.