Reprise du message précédent :
 
 
un peu, mais c'est très raccourci.
 
de ce que j'en comprends, cette théorie postule que l'antimatière se comporterait du point de vue de sa masse gravitationnelle à l'exacte opposée de la matière, donc avec une masse gravitationnelle négative, avec pour conséquences suivantes :
 
- le fait que l'antimatière se repousserait elle même, de façon opposée à la matière, de masse positive, qui fait que deux corps s'attirent cf. le sytème solaire par exemple. avec pour conséquence de grands nuages d'antimatière très diffus, dont le volume tendrait à augmenter (les fameux espaces inter-filaments galactiques, quand on regarde l'univers à très grande échelle)
- le fait que la matière, de masse positive, fuirait en quelque sorte l'antimatière, de masse négative.
 
https://lejournal.cnrs.fr/sites/def [...] k=4kTeGQ80  

 
oui en effet, d'un point de vue théorique, c'est ce que ça donnerait.  
 
pour ça, il faut vérifier cette antigravitation, un certain nombre d'expériences vont tenter de constater cette propriété, comme l'expérience alpha du cern.
 
ceci dit, on a confronté ce modèle aux constatations cosmologiques, et ça semble plutôt pas mal coller pour le moment, y compris sur la nature des supernovas de type ia, ou le fond diffus cosmologique.

oui, c'est ça. edit : disons que peut être que ca influence l'impulsion d'origine, tout en l'accélérant d'un facteur que j'ignore pour ma part.

gilga complétera surement

oui, si on force la mise en contact, mais naturellement, le comportement permettrait un éloignement salvateur, cf l'image que j'ai posté.

 
Le schéma du bas avec les deux particules qui s'accélèrent mutuellement dans la même direction, ça ne pose pas un gros problème du point de vue de la conservation de l'énergie ?

hummmm, j'aurai envie de répondre que peut être pas si ça ne concerne que la masse gravitationnelle et pas la masse inertielle, non ?.....

une thèse sur le sujet : https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00442948/document
 
dont Gabriel Chardin était justement directeur de thèse

That's the point. Pour moi a priori l'idée force c'est que le tenseur impulsion énergie global (moyenné sur l'émulsion) est nul, contrairement à ΛCDM, où il commence positif pour devenir négatif (d'où le freinage initial suivie de l'accélération). Donc que y'a ni accélération, ni freinage. L'univers continue simplement sur son erre. Mais d'où vient l'élan initial ? On est d'accord que sur ce point, le modèle ΛCDM, en soi, n'est pas plus disert. Mais il fonctionne désormais presque toujours avec l'hypothèse inflationnaire, la valeur de l'énergie sombre Λ pouvant être vu comme la valeur résiduelle d'une énergie du vide autrefois plus élevée, à un niveau grand-unifié, ayant donné l'inflation.

Et c'est un aspect qui pour moi devrait être abordé plus clairement par l'auteur. Il dit que son modèle supprime la nécessité de l'inflation. Mais pour moi non : l'inflation est le mécanisme qui explique 1) l'origine de l'expansion 2) l'origine de la matière. Et en plus de ça, 3) il résout le problème de la platitude, l'homogénéité, les monopole, etc. Le modèle de Dirac-Milne est très intéressant par bien des aspects, en résolvant naturellement le point 3) le problème de l'horizon, mais il n'aborde pas ce qui constitue pour moi l'essentiel les points 1) et 2) l'origine de l'expansion et de la matière. Ceci dit, Dirac-Milne ne me semble pas non plus contradictoire avec l'hypothèse inflationnaire. Mais c'est un point que j'aurais bien voulu voir abordé dans l'article.

Hello, ça fait quelques heures que je passe mon temps à me gaver de lectures / vidéos de vulgarisation sur les ondes électromagnétiques

Je pense être un poil hors sujet mais je ne souhaite pas ouvrir un topic uniquement pour ça, et je pense que mes questionnements sur les ondes magnétiques rejoignent indirectement ce qui régit notre univers.

Je ne parviens pas à tomber sur ce que je cherche à comprendre exactement. En réalité je souhaite à trouver une image de la réalité en ce qui concerne les mécanismes de propagation d'une onde magnétique.

J'ai lu sur le spin des électrons, j'ai lu sur les photons et leur dualité particule onde mais à aucun moment je ne suis parvenu à trouver une "image" de ce que donne concrètement la propagation d'un photon dans l'espace (le vide, faisons simple).

Concrètement, lorsqu'on parle de la longueur d'onde de la lumière, de quoi s'agit-il ? Parle-t-on d'une multitude de photons bombardés à fréquence constante les uns derrières les autres et donc l'espacement des envois défini la fréquence / longueur d'onde ? S'agit-il d'autre chose ?

 
 
Est ce que tu as lu "Lumière et matière" de Feynman ?  
 
« Et maintenant, attachez vos ceintures. Non pas que ce soit particulièrement difficile à comprendre, mais tout simplement parce que ça va vous sembler le comble du ridicule. Jugez-en : nous dessinons des petites flèches sur une feuille de papier ! C’est tout. »
 
L’électrodynamique quantique, qui décrit les interactions entre lumière et matière, prototype des théories de la physique moderne, devient un jeu d’enfant quand elle est expliquée par un de ses créateurs. Richard Feynman montre que les notions les plus difficiles sont explicables sans formalisme mathématique et que leur sens profond est à la portée de tous.
 
(Bon, c'est un peu exagéré...)

 
Sinon, c'est ton prochain achat .
 
Si tu veux te faire une représentation, tu prends d'abord une pelle et tu vas enterrer l'image de la particule au fond du jardin. Et tu te représentes un champs, c'est à dire une certaine grandeur continue qui remplit tout l'univers et dont la valeur varie dans le temps et dans l'espace. A cette amplitude est associée une probabilité de mesurer certaines grandeurs comme la charge électrique ou le spin. Plus exactement, le carré de l'amplitude de l'onde donne la probabilité d'observer la particule associée. C'est juste ça qu'il faut garder de la notion de particule. Cela représente le fait que cette mesure est faite en tout ou rien. Soit on observe la particule avec tous ses nombres quantiques associés (charge électrique, masse, impulsion, spin...) soit pas. C'est le passage d'une grandeur continue (l'amplitude) à une grandeur discrète (la mesure, cad la particule) qui résume l'étrangeté quantique.

Salut, je profite de voir ce topic en first page pour poser une question. J'ai récemment entendu Klein digresser, dans une conf sur l'origine de l'univers, ou dans un de ses bouquins que j'ai lus, je ne sais plus, sur le vide. Ou plutôt sur le néant. Le fameux "rien" qui aurait précédé ...hmm...ben tout.
 
Il explique, sauf si je déforme, que le "néant" tel qu'on l'imagine n'existe pas, et que le "vide" le plus parfait dans l'univers actuel contient tout de même une énergie qui, sous certaines conditions/provocation, permet "l'apparition spontanée" de nos particules élémentaires connues (particules qui restent aussi des ondes).
 
Quelqu'un peut me rappeler comment on passe de ce "rien" apparent à "qqch" de mesurable? Je ne me souviens plus parce que j'ai dû passer vite dessus
 

Dans ce genre de débat, il y a quatre notions distinctes qu'il ne faut pas confondre :

1) Le néant qui représente l'absence d'espace, de temps et plus généralement de tout ce qui pourrait représenter quoi que ce soit d'intelligible. Le néant est une notion métaphysique, et non physique, c'est à dire qu'il réside dans sa simple définition : ce n'est rien. On ne doit, en droit, le faire correspondre avec rien d'existant, par définition.

2) Le nombre zéro qui est une notion mathématique qui désigne quelque chose, de même que l'ensemble vide. En tant que nombre ou ensemble, ils sont pourvus de propriétés (nombreuses). On peut d'ailleurs distinguer zéro de l'ensemble vide, car ils expriment deux concepts distincts. Alors que "néant" et "rien" sont synonymes. Si un concept possède des propriétés qui permettent de le distinguer d'un autre autrement que par le langage, ce n'est pas rien.

3) Le vide, qui n'est pas rien. Avec le vide, nous entrons dans la physique. Le vide se définit comme l'état d'énergie minimale des champs. Le vide peut se concevoir comme un fluide qui remplit l'espace temps.

4) L'espace-temps, le contenant géométrique du vide, que l'on pourrait supposer coïncider avec un "vide absolu" (un vide sans les champs qui composent le vide réel). Cet espace-temps est décrit par la relativité générale et même si on le "vide de son vide" il conserve des propriétés qui n'ont rien de triviales :
- l'espace fait bloc avec le temps, au sens que toute mesure des distances entre deux événements doit faire intervenir la coordonnée temporelle t en plus du vecteur position r pour être invariante d'un référentiel à un autre (invariant de Lorentz : ds²=c²dt²-dr²);
- en présence d'énergie-impulsion il adopte une courbure ;
- dès lors qu'on le remplit de quoi que ce soit et envisagé dans son ensemble il ne possède pas de solution statique stable : il ne peut être qu'en expansion ou en contraction ;
- il possède possiblement une topologie complexe (concept d'espace non simplement connexe) ;
- il est possible d'envisager un nombre plus grand que 3+1 dimensions (dimensions compactifiées requises par la théorie des cordes) ;
- il est possible de le discrétiser, c'est à dire de concevoir un genre d'atome d'espace-temps (voie suivie par la théorie des boucles) ;
- il est possible d'utiliser une notion de point qui n'est plus sans dimension mais qui devient un opérateur quantique (géométrie non commutative).

Ce n’est pas rien. L'espace-temps n'a rien d'un objet simple et sa complexité structurale pourrait être mise à l'origine de la fécondité du vide.

Ces deux dernières notions de vide quantique et d'espace-temps représentent quelque chose de physique, et elles font l'objet de spéculations de haut niveau, car elle sont testables.

Le piquant de l'histoire, c'est que les deux branches maîtresses qui nous permettent appréhender la Nature à ses niveaux les plus fondamentaux, la relativité générale et la théorie quantique des champs (QFT pour quantum field theory), ont pour objets centraux les deux attributs que les primates visuels que nous sommes associent spontanément au néant. Bien qu'on sache que ça n'a pas de sens si on demande néanmoins à tout un chacun de se représenter le néant en imagination, il visualisera probablement ça: un grand espace vide.

L'espace, le contenant géométrique, est ce que décrit la relativité générale.

Et le vide, le contenu de cet espace, est ce que décrit la théorie quantique des champs.

Le moins qu'on puisse dire c'est que les deux concepts, espace et vide, ne représentent donc par "rien". La révolution scientifique commencée au XXe siècle peut se résumer à ce dé-niaisement intellectuel. Là où il semblait impossible d'imaginer des structures, tout repose désormais dessus, basé sur une physique théorique de très haute volée. Il faut au minimum un master pour commencer à en aborder les mystères autrement qu'avec des concepts vulgarisés.

Et le point nodal de l'histoire pour envisager l'origine de l'univers, c'est que l'espace et le vide entretiennent une dialectique serrée. Le vide possède un état fondamental dont l’énergie n'est pas nulle et cela engendre une pression négative qui a son tour est la cause d'une expansion de l'espace qui en retour augmente le volume du vide. Et le changement d'état du vide vers un niveau de moindre énergie représente un mécanisme par lequel on va pouvoir faire apparaître de la matière, donc passer d'une univers vide en inflation à un univers de matière et de rayonnement en expansion.

Matière et vide

Ce qu'on appelle la matière, c'est un vide qui n'est pas à son état d'énergie minimal, c'est à dire un vide excité.

Ce qu'on appelle le vide c'est un ensemble de champs, un pour chaque particule élémentaire, à leur état d'énergie minimal. Même dans cet état minimal, le champ conserve une activité résiduelle qui produit des couples de particules qui se résorbent en un temps très court (d'autant plus court que la particule produite est massive). Le vide est une ruche vibrionnante qui produit de la matière à jet continu. Mais il s'agit d'une matière virtuelle, c'est à dire que ces particules ne peuvent pas interagir avec une particule réelle, un détecteur de particules par exemple ; elles produisent par contre un effet collectif qui joue un rôle important dans la théorie des champs quantiques.

J'ai développé ça plus longuement sur Quora.fr :
Pour le commun des mortels, avant le Big Bang, il n'y avait rien. Quelle est la conception scientifique du « rien » utilisée dans cette affirmation ?

Wow, ça mitraille dur Merci. Je préfère remercier avant lecture et digestion, je pense que sinon j'aurai largement le temps d'oublier

Au sujet de la théorie quantique des champs dont il est question dans mes deux messages précédents, je conseille cet épisode de PBS, une excellente chaîne de vulgarisation YT (en anglais). L'orateur est un thésard, j'ai visionné des dizaines d'épisodes, c'est garanti sans bullshit.

The First Quantum Field Theory | Space Time

La chaine est sympa en effet.

Livre commandé

Hello, petite question de noob.
Apparemment, les éléments créés par les étoiles sont dans l'ordre : (l'hydrogène : j'ai hésité à le mettre lui, il est déjà là peut-être ?), l'hélium, le carbone, l'oxygène, le néon, le silicium et le fer.
Qu'en-est-il des éléments "intermédiaires" (comme le lithium, le titane etc.) dans le tableau de Mendeleeiv Mendeleif Mendelhefe du chimiste russe ?

l'hydrogène et le lithium se sont créés dès la structuration de la matière si ma mémoire est bonne

https://www.youtube.com/watch?v=vhaV-deLJiI

edit: pardon, c'est celle là qui cause de lithium, mais les deux videos sont intéressantes.
https://youtu.be/K3kKY24U-Xo?t=372

 
L'hydrogène (le proton), ainsi que l'essentiel de l'hélium 3 et 4, plus un chouia de lithium date de la nucléosynthèse primordiale, dans les premières vingt minutes de l'univers en gros.
 
La nucléosynthèse stellaire produit tous le reste dans deux grands type de processus : processus s (slow), processus r (rapid). Plus deux autres qu'on va voir.
 
Un collage de repost divers pour essayer le retracer la logique de l'affaire...    
 
 
On dit que les étoiles brûlent pour expliquer qu'elles brillent, que ce sont des boules de feu, mais cela donne une idée fausse de la nature réelle des phénomènes physiques qui s'y déroulent. Ce qui domine la vie d'une étoile c'est une chute perpetuellement arrêtée du gaz vers le centre. Pour les plus massives, cela ressemble à la situation du parachutiste à la sortie d'une tuyère à vent qui équilibre son poids grace à la pression dynamique de l'air avec, dans le rôle de l'air, la lumière qui jaillit de ses profondeurs. Pour expliquer l'origine de cette lumière, à nouveau on invoque une combustion, de nature thermonucléaire, et à nouveau on passe à côté de l'essentiel. La combustion a lieu parce que l'étoile est chaude, et pas l'inverse. Elle n'est pas à l'origine de la température. En fait, la combustion thermonucléaire *refroidit* le coeur de l'étoile. On pense également qu'en brillant, l'étoile perd de l'énergie et se refroidit. Elle perd de l'énergie, en effet, mais cette perte *réchauffe* l'étoile. Les étoiles ont une capacité calorifique négative : en perdant des joules, elles gagnent des kelvins.
 
Pour expérimenter les concept, ejectons en masse du gaz dans l'espace. Ce gaz a une température T. Ses molécules ont chacune une énergie cinétique mv² de l'ordre de kT, k étant la cte de Boltzmann. Dans notre esprit, rien ne freinant ces molécules elles s'en vont à l'infini et c'est en effet ce qui se passe mais que se passe t'il quand on expulse VRAIMENT beaucoup de gaz ? Tout ce gaz représente une certaine masse M répandue dans un rayon R. Cette masse génère une force de gravité à sa surface de l'ordre de GM/R² et son énergie gravitationnelle est -GM²/R. Comme R est très grand (le gaz occupe des volumes immenses), la force est ténue et l'énergie correspondante à un travail contre cette force reste modeste. L'énergie gravitationnelle c'est l'énergie qu'il faut au gaz pour se libérer et partir à l'infini ou inversement, ce qu'il dégagerait s'il venait à s'effondrer sur lui même, ce qui ne va pas tarder. Car cette force pour petite qu'elle soit rappelle inexorablement les molécules vers le centre, c'est à dire qu'elle diminue la vitesse d'expansion vers l'extérieur. Tant que la vitesse dite thermique est supérieure à la vitesse de libération du nuage, c'est à dire à la vitesse nécessaire pour s'extraire à tout jamais de l'attraction pesante, le nuage reste un système libre. Mais pompons ferme et continuons d'augmenter la masse du nuage. La vitesse de libération est racine(GM/R). A comparer avec la vitesse thermique : nous avons vu que mv²=kT, soit v=racine(kT/m). Dès que GM/R > kT/m, c'est à dire que la vitesse de libération excède la vitesse thermique, alors le nuage forme un système lié : plus rien ne peut s'en échapper. Et s'il commence à faire le chemin inverse, sous l'effet de cette force ? Alors R diminue et la force en GM/R2 augmente. Ce qui accélère l'effondrement. Dès lors, plus rien ne peut arrêter le processus : a star is born \o/.  
 
L'énergie gravitationnelle est devenue fortement négative. R petit implique en effet que les particules sont proches les unes des autres, qu'elles s'attirent fortement et qu'il faut dépenser une grande quantité d'énergie pour les séparer, cad pour aller contre la pesanteur. Symétriquement, tout mouvement allant dans le sens de la gravité, une chute, une diminution du rayon, dégage beaucoup d'énergie. Alors pourquoi le nuage de gaz en s'effondrant s'arrête t'il à ce diamètre, pourquoi R ne s'annule t'il pas tout de suite, vu que c'est de plus en plus rentable sur le plan énergétique ?
 
Pour contrer cette chute on a :
 
* la pression hydrostatique, celle que l'on connait. Par exemple celle qui est à l'oeuvre dans un amortisseur à gaz. Elle est proportionnelle à l'énergie des particules, kT, que multiplie leur densité volumique, n. P = nkT. Un point d'importance : n est la densité de particules *libres* par unité de volume, c'est à dire capable d'acquérir un mouvement, donc une énergie, indépendament de toute autre. Si on prend de d'hydrogène atomique, n double brutalement quand le gaz s'ionise parce que le gaz se trouve formé de deux particule libres, l'électron et le proton au lieu d'un seul atome formé des deux particules liées. Pour évaluer cet aspect, on utilise le poids moléculaire moyen µ = rho/nm avec rho la masse volumique (en kg/m3) et m la masse du proton. Pour de l'hydrogène atomique (H) µ = 1. Quand il s'ionise µ = 1/2. µ représente en quelque sort l'efficacité avec laquelle un gaz transforme son énergie thermique en pression. Plus il est formé de particules légères, mieux c'est.
 
La pression à laquelle le gaz doit faire face augmente avec la profondeur. L'augmentation est dP/dr = -GM.rho/r2 avec M la masse de gaz à l'intérieur de r et rho sa masse volumique. Une masse divisée par un volume c'est en M/R3. Si on intègre l'expression de r=0 à R, la pression au centre est en GM2/R4. Pour faire face à cette pression, on reprend ce qui précède P=nkT et en insérant l'expression de µ à la place de rho on a T = Gµm/k * M/R, ce qui calcul fait donne T ~ 10 MK pour M= 1 masse solaire, R=1 rayon solaire et µ=0,6.
 
Autrement dit, pour résister à la pression de sa gravité, le gaz est porté à des millions de degrés. C'est POUR CELA que les étoiles sont chaudes au centre et uniquement pour cela. Une étoile qui ne transmettrait aucune énergie dans son enveloppe resterait chaude au centre et froide en périphérie, in vitam eternam. On voit également que si l'étoile perd de l'énergie gravitationnelle (R diminue) alors T augmente : elle se réchauffe quand son énergie diminue.
 
* la pression de rayonnement Pr, qui est en T4. Si on reprend l'expression de T qui précède, Pr est en M4/R4. Or on a vu que la pression thermique est en M2/R4. Le ratio des deux, Pr/P ~ M2. Cela signifie que plus une étoile est massive, plus la pression de rayonnement prend le pas sur la pression thermique "classique". D'où l'image d'une étoile très massive portée par un lit de lumière.
 
* la pression de dégénérescence. Au delà d'une certaine pression, la nature de la force qu'oppose la matière est de nature purement quantique et proportionnelle à la seule densité de particules libres P~n5/3. Elle ne dépend plus de la température.
 
 
Ces 3 pressions gouvernent la vie de l'étoile.
 
Et les réactions thermonucléaires alors ? Elles viennent stabiliser l'édifice, pourrait on dire. L'édifice pour fonctionner a besoin on vient de le voir d'assigner une température décroissante depuis le centre vers la surface. Or, la chaleur, c'est la loi, s'écoule des sources chaudes vers les sources froides. Arrivé à la surface, elle ne repart pas dans l'autre sens... pfuit elle est rayonnnée dans l'espace et perdue. Il faut donc en permanence chauffer la base pour maintenir le gradient.
 
Mais les réaction thermonucléaires ont un thermostat assez délicat. En deçà de 15 MK (chaîne proton-proton) elles produisent de l'énergie en raison de T4 (ie : T^4). Au delà le cycle CNO s'enclenche et il en produit en raison de T16 ! Or la température, on l'a vu, est fixée par M/R, donc pas le choix. Pour les grosses étoiles, les réactions nucléaires fournissent bien trop d'énergie et ce "surplus", sous forme de pression radiative, va 'souffler' l'enveloppe de l'étoile, augmentant au passage son rayon jusqu'à établir un équilibre stable.
 
En outre, la combustion thermonucléaire produit de l'hélium, de masse nucléaire 4m. Autrement dit, les particules libres se collent entre elles au cours de la cuisson, ce qui augmente le poids moléculaire moyen µ qui passe d'une valeur initiale 0,5 (H ionisé) à 2 (hélium pur) au cours de la vie de l'étoile. Or T est proportionnel à µ et augmente donc en conséquence. Ce qui en retour a) augmente le taux des réactions nucléaires b) permet à d'autres réactions, encore plus "collantes" de s'enclencher. Aie. Et enfin, pour finir, la densité du coeur ayant augmenté à volume constant, sa gravité est plus élevée et il se contracte, augmentant en retour sa pression et sa température d'équilibre. Ça sent l'emballement...
 

 
 
A 100 MK, l'hélium combuste en carbone-oxygène, de masses 12 et 16m. Quand on en est là, l'étoile a moins de 1 Ma à vivre.
 
Pour les petites étoiles, ça se termine là. L'augmentation de la température ayant fait enfler l'enveloppe, celle ci finit par être expulsée et il ne reste que le cœur de CO, une naine blanche. Ce cœur contient encore plein de bon miam-miam (de l'énergie potentielle nucléaire) mais le couple pression-température est insuffisant pour qu'il aille plus loin. Il est donc tout contracté et sa densité est telle que l'origine de la pression est quantique (pression de dégénérescence). On a une naine blanche.
 
Pour les plus grosse étoiles, ce cœur de CO continue son processus ascendant de fusion jusqu'au silicium 28 puis par fusion d'icelui, en fer 56. Là, quelle que soit la masse de l'étoile, il faut que ça s'arrête car les noyau de la "vallée des 60" (60 nucléons par noyau) sont l'état le plus stable de la matière nucléaire. Qu'on les fusionne ou qu'on les fissionne, cela absorbe de l'énergie. Tout ceci est allé très vite, si bien que l'étoile possède encore son enveloppe.
 
Il existe deux types de supernova (SN):  
a) Les SN thermonucléaires (ou Ia), dont le progéniteur est une naine blanche. L'énergie provient de la combustion brutale en condition dégénérée des 1,4 masses solaires de carbone et oxygène de la naine. Toute l'étoile combuste et il ne reste qu'un nuage de gaz en expansion.
 
b) Les SN gravitationnelles (ou Ib, Ic, II), dont le progéniteur est une étoile massive au stade géante rouge ou bleue. L'énergie provient de l'effondrement du coeur. Cet effondrement donne naissance à une onde de choc qui disperse l'enveloppe et qui laisse un résidus compact, selon la masse du coeur : étoile à neutron (<3 masses solaires) ou trou noir (au delà).  
 
L'hypernova est un sous-type de SN gravitationnelle qui s'effondre en trou noir en générant des jets polaires relativistes selon l'axe de rotation de l'étoile.
 
 
Détaillons nos deux protagonistes :
 
A ma gauche, progénitrice de supernova de type Ia, un cœur CO dégénéré, nu. Une naine blanche, de 10 000 km de rayon. .
 
A ma droite, progénitrice de supernova de type II (ou Ib ou Ic), un cœur Fe dégénéré de même taille (une sorte de naine blanche de fer), surmonté d'une enveloppe mirifiquement immense, de 100 millions à 1 milliard de km de diamètre. A l'échelle, si le coeur dégénéré fait dans les deux cas 1 cm de rayon, l'enveloppe de la seconde fait près d'100 m à 1 km de diamètre pour les plus grosses.
 
Regardez bien cette bille centimétrique, installée dans une bulle de gaz éthérée de 1 km de rayon : c'est elle qui va tout faire péter. Et pourquoi ? Parce que justement, elle n'est pas encore assez petite au goût de la gravité...
 
Dans les deux cas, l'origine du déséquilibre est quantique : c'est la limite de Chandrasekhar. Une masse sphérique de matière dégénérée possède une masse limite, d'environ 1,4 masse solaire, au delà de laquelle elle collapse.
 
 
SN thermonucléaire (type spectral : IA)
Commençons par la naine blanche : si l'étoile est isolée, elle refroidit benoîtement des milliards d'années durant pour devenir une naine noire. Mais si l'étoile forme un couple serré avec une autre étoiles, alors quand son compagnon va se muer à son tour en géante rouge, son enveloppe dilatée, telle une mamelle généreuse, va tomber dans le champs de gravité de la naine blanche et la masse de cette dernière va pouvoir augmenter jusqu'à dépasser le seuil fatal. La progénitrice Ia est donc forcément une étoile accompagnée. Si la naine blanche possède une champs magnétique pas trop élevé, inférieur à 1 Tesla l'accrétion se fait selon un disque plan équatorial sinon, pour des champs pouvant aller jusqu'à 10 à 1000 kT l'écoulement de matière se fait par les pôles avec formation d'un rideau et d'une colonne d'accrétion. C'est surement très joli à voir.
 
Le collapse gravitationnel est brutal et la température centrale monte rapidement à des centaine de millions de degrés. La fusion du carbone s'amorce, favorisée par une densité élevée, de l'ordre du milliard de tonnes par m3. Cela dégage de l'énergie, donc élève la température. Or on a vu (enfin, ceux qui suivent) que la pression de dégénérescence ne dépend que de la densité et pas de la température. La flamme thermonucléaire parcourt donc l'étoile sans que la matière se dilate, ce qui ferait baisser la température et amortirait la réaction. Au contraire, l'augmentation de la température booste le taux de réaction et en environ 1 seconde, tout est terminé, le front de déflagration a atteint la surface. Au cours de l'explosion, environ 0,7 masse solaire de Ni-56 (isotope phare de la vallée des 60) sont formés, tandis que des noyaux moins lourds (Ca, Si) sont produits dans les couches externes chauffées par le front de déflagration. La présence des raies du silicium ionisé (SiII dans la notation des astronomes) est la "marque" qui permet de distinguer les SNIa des autres.
 
L'énergie des Ia est donc d'origine thermonucléaire : c'est la combustion soudaine et quasi complète d'une masse de Chanrasekhar de carbone et d'oxygène ce qui représente quelque chose comme 1e44 Joules. 99% de cette énergie est cinétique et 1% lumineuse. Cette luminosité provient essentiellement du chauffage radioactif de l'enveloppe éjectée par 0,7 masse solaire de Ni-56 et est de l'ordre de l'ordre de 1e36 W, soit 10 milliards de luminosité solaire.
 
Le profil de la courbe de lumière est donc très régulier et montre 2 décroissances exponentielles successives :
* une décroissance de demi-vie = 10 jours, période de désintégration du nickel 56 en cobalt 56, suivie d'
* une décroissance de demi-vie = 111 jours, période de désintégration du cobalt 56 en fer 56.
 
SN gravitationnelle (type spectral : II, Ib)
Nucléosynthèse exposive des supernovae gravitationnelles
 
Dans les épisodes précédents tu as eu la combustion de l'hydrogène (selon le cycle CNO dans les étoiles massives, celles qui nous intéressent ici), puis combustion de l'He-4 selon la réaction "triple alpha" avec le béryllium (instable, demi vie ~1e-16 s) comme intermédiaire réactionnel:
 
2 He-4 --> Be-8 .... Be-8 + He-4 --> C-12 (T ~ 8.e7 K)
 
 
Puis la combustion du carbone selon diverses voies :
 
2 C-12 --> Ne-20 + alpha (50%)  
2 C-12 --> Na-23 + p (50%)  
2 C-12 --> Mg-23 + n (rare)
(T ~ 8e8 K - durée : 600 ans pour M = 25 Mo)
 
Par ailleurs le carbone réagit avec les noyau d'hélium pour produire de l'O-16.
 
Quand on dépasse le milliard de K, les choses s'accélèrent car la matière commence à produire des neutrinos pour se refroidir. Comme l'enveloppe de l'étoile est transparente pour ces particules, la déperdition est énorme et la contraction du cœur (pour compenser la perte d'énergie) devient de plus en plus rapide. La pression centrale, le densité et la température croissent exponentiellement et le stades ultérieurs prennent moins d'une année  
 
Il reste au cœur l'O-16 (produit de la combustion de He-4) et le Ne-20.
 
Une des dernières série de réactions notable de la nucléosynthèse "calme" est la combustion de l'oxygène qui donne divers noyaux Mg, Si, S... Ar  
 
(T ~ 2e9 K - durée : 6 mois pour un étoile de 25 Mo)
 
 Ic)
La géante rouge est dépourvue de carburant nucléaire : sa masse lui a permis de tout combuster. Mais qu'à cela ne tienne, il reste la gravité et ça va faire beaucoup plus mal...
A l'atteinte de la masse de Chandrasekhar du coeur de fer, celui-ci collapse et cette fois ci, cela va jusqu'au bout, cad jusqu'à former un "noyau atomique géant", une étoile à neutron de R=10 km, libérant l'énergie gravitationelle de liaison correspondante E = GM²/R. logE = logG + 2 logM - logR. Avec G~1e-10, M~130, R~1e4 on trouve E~1e46, soit une énergie 100 fois supérieur à la combustion nucléaire d'une masse équivalente.
 
La gravité, c'est surpuissant  
 
Pourtant, les SNII sont nettement moins lumineuse que les SNIa. la raison en est que le noyau en s'effondrant se neutronise et que la majeure partie (99%) de l'énergie de l'effondrement est emportée par un déluge de 1e57 neutrinos qui se forment au cours de ce processus.
 
Nucléosynthèse exposive des supernovae gravitationnelles
 
Dans les épisodes précédents tu as eu la combustion de l'hydrogène (selon le cycle CNO dans les étoiles massives, celles qui nous intéressent ici), puis combustion de l'He-4 selon la réaction "triple alpha" avec le béryllium (instable, demi vie ~10-16 s) comme intermédiaire réactionnel:
 
2 He-4 --> Be-8 .... Be-8 + He-4 --> C-12 (T ~ 8e7 K)
 
 
Puis la combustion du carbone selon diverses voies :
 
2 C-12 --> Ne-20 + alpha (50%)  
2 C-12 --> Na-23 + p (50%)  
2 C-12 --> Mg-23 + n (rare)
(T ~ 8e8 K - durée : 600 ans pour M = 25 Mo)
 
Par ailleurs le carbone réagit avec les noyaux d'hélium pour produire de l'O-16.
 
Quand on dépasse le milliard de K, les choses s'accélèrent car la matière commence à produire des neutrinos pour se refroidir. Comme l'enveloppe de l'étoile est transparente pour ces particules, la déperdition est énorme et la contraction du cœur (pour compenser la perte d'énergie) devient de plus en plus rapide. La pression centrale, le densité et la température croissent exponentiellement et le stades ultérieurs prennent moins d'une année  
 
Il reste au cœur l'O-16 (produit de la combustion de He-4) et le Ne-20.
 
Une des dernières série de réactions notable de la nucléosynthèse "calme" est la combustion de l'oxygène qui donne divers noyaux Mg, Si, S... Ar  
 
(T ~ 2e9 K - durée : 6 mois pour un étoile de 25 Mo)
 

 
 
Et la température continue d'augmenter par contraction du cœur...
 
Les photons thermiques commencent à devenir vraiment agressifs pour les noyaux eux même cad qu'ils les "ionisent" en leur arrachant des nucléons et des noyaux alpha (photodésintégration). Il ne fait pas encore assez chaud pour que le Si parviennent à surmonter la répulsion électrostatique de leur 14 charges positives, mais dans ce magma, les débris légers (p, n, alpha) à haute température parviennent à s'agréger aux noyaux existants pour arriver au Fe-56.
 
 

 
 
Arrivé là, toute réaction sur le Fe-56 absorbe de l'énergie, qui s'ajoute à l'hémorragie neutrinique pour soutirer de l'énergie au cœur. On aborde le domaine de la nucléosynthèse dite explosive bien que pour le processus "s" (cf. ci dessous) elle commence avant l'explosion. Ce processus a également lieu dans le cas des supernovae thermonucléaire et dans les explosions de type novae (cycle CNO chaud). Dans tous les cas, on a à la fois pendant un temps très bref de fortes températures, de fortes densités et un flux intense de particules dégagées par les réactions nucléaires qui se produisent au passage de l'onde de choc, en particulier un flux intense de neutrons rapides.
 

 
Source : On the Conditions Required for the r-PROCESS - Norman, E. B. & Schramm, D. N. - Journal: Astrophysical Journal, Vol. 228, pp. 881-892 (1979).
 
Cours : Explosive Nucleosynthesis and the r-process
 
Les 4 processus de nucléosynthèse :
 
Processus "s" (pour "slow" ) : il a lieu sous flux neutronique "faible" (1e8-1e11 n.cm-3) et il est ascensionnel selon un chemin évolutif unique pour une "graine" nucleique donnée, balisé par les décroissance bêta pour les éléments de faibles masses, puis par des décroissance alpha pour les éléments les plus lourds. Dans ce processus, la matière s'enrichit par saut d'une unité de masse atomique à la fois, par absorption d'un neutron par un nucléide stable, avec retour immédiat à la stabilité. Ce processus est en mesure de synthétiser des éléments jusqu'au plomb. Au delà, la décroissance alpha fait reculer le noyau de trop de cases trop rapidement pour aller plus loin.  
 
Processus "r" ( pour "rapid" ) : sous irradiation neutronique plus intense, des nucléides instables riches en neutron et assez éloignés de la vallée de stabilité peuvent être temporairement formés tant que dure l'irradiation. La limite est donnée par le ratio entre le temps de désintégration du noyau et le flux. Pour un flux de neutron et un flux de gamma donné (on l'a vu, les gamma sont meurtriers pour les noyaux !) il existe pour chaque Z un nucléide limite enrichit en neutrons dont le temps de décroissance bêta ou par rejet de neutron est trop bref pour admettre l'absorption d'un nouveau neutron avant désintégration.
 
Le chemin évolutif du processus r est donc parallèle au s et situé dans la zone des nucléides enrichit en neutrons.
 
Une fois le flux d'irradiation passé, ces nucléides enrichis et instables regagnent la vallée de stabilité par des désintégration bêta successives. Ils forment tous les éléments lourds au delà du Plomb.
 
 
Localisation des processus-r:
 
1/ supernova gravitationnelles : les anti-neutrinos _ve issus de la neutronisation massive du cœur sont plus chauds que les neutrinos ve, ce qui fait que le processus :
_ve + p --> n + e+  
est favorisé par rapport au processus inverse :
ve + n --> p + e-.
 
L'excès de neutrons favorise le processus r, probablement pas trop près du cœur car ça marche mieux avec une "graine"massive.
 

 
 
2/disque d'accrétion autours des trous : dans la partie interne du disque on a un plasma du nucléons avec un excès de neutron qui va croissant noirs  
 
3/ fusion d'étoile à neutron (fréquence ~ 1e-7 par an dans la Galaxie, éjection de ~0,1 masse solaire de matière issue du processus r). C'est peut être là que l'or est produit le plus en abondance. Voir On the origin of gold - APOD 2008 May 18 .
 
 
Processus "p" (pour "photodesintegration" ) : vers 2 GK avant l'explosion (combustion de l'oxygène) ou entre 2 et 3,5 GK durant l'explosion (combustion explosive de l'oxygène et du néon) le flux de photons gamma devient suffisant pour provoquer une érosion des noyaux formés par le processus s et donne des éléments riches en neutron du groupe du fer (A +/-60 nucléons).
 
Processus "v" (nu pour "neutrino" ) : le flux intense de neutrinos issue du coeur va induire des réaction nucléaire "faibles" dans les couches éjectée et produire des éléments comme B-11, F-19, La-138, Ta-180, et un peu de Li-7 et d'Al-26.
 
Déroulé de l'explosion :
 
* le "coeur du coeur" d'environ 0,8 masse solaire s'effondre d'un bloc et divise par 1000 son rayon (10 000 km -> 10 km). Lorsque la densité atteint 1e13 kg/m3 les noyaux atomiques se fondent en une purée de nucléons qui se neutronise (sous l'effet d'un "courant chargé" de l'interaction faible, un quark up change de saveur pour donner un quark down avec émission d'un neutrinos). Tout ceci en environ 1/10e de seconde. Ayé, fini ; en un clignement de n'œil, tout est consommé au plan énergétique : il reste maintenant à évacuer toute cette énergie au travers de l'enveloppe. Pour commencer, la pression de dégénérescence de cette purée de neutrons à la densité de 1e17 kg/m3 a stoppé l'effondrement et le cœur se met à vibrer comme une cloche, ce qui génère une onde de choc titanesque qui se propage vers l'extérieur.
 
* celle-ci traverse les couches externes du cœur de fer qui tombe sur le cœur hyperdense à environ 1/4 de la vitesse de la lumière (70 000 km/s). Si le cœur est initialement trop massif (>1,2 masse solaire), on montre que l'onde de choc est stoppée et ne parvient pas jusqu'à la base de l'enveloppe et que l'explosion peut avorter (et tout collapser en trou noir).
 
* pendant ce temps là, dans le cœur neutronisé, les neutrinos sortent avec un léger retard du fait de la densité de la matière qui s'oppose à leur progression (pourtant, il leur en faut pour être freiné à ceux là...). Telle la cavalerie, ils viennent à la rescousse de l'onde de choc en déposant un minuscule quota de leur énergie au sein de l'enveloppe. Puissamment réchauffée, l'explosion repart et progresse de manière turbulente au sein de l'enveloppe, à des vitesses de l'ordre d'un dixième de la vitesse de la lumière (30 000 km/s)
 
Selon la taille de l'enveloppe, l'onde de choc peut mettre entre plusieurs heure et plusieurs jours à progresser dans un milieu extrêmement dilué jusqu'à a atteindre la surface où elle révèle au monde qu'il y a une étoile de moins dans l'univers.
 
L'étoile à neutron est un des résidus compacts possibles résultant d'une SN gravitationnelle. Le volume du cœur stellaire est divisé par ~1e9 ce qui porte la vitesse angulaire, la densité et le champs magnétique à des valeurs extrêmes (période de rotation de qq ms, densité ~ 1e12kg.m-3, B~1e11 Teslas). Le champs magnétique très intense provoque l'apparition de jets polaires relativiste dont l'axe ne se confond pas forcément avec l'axe de rotation et dont le cône à cette condition balaye l'espace comme un phare côtier. Si la Terre se trouve dans le trajet du jet, on mesure un top radio rapide et régulier et la source est appelée pulsar.
 
Fréquence et localisation des supernovae
 
Les fréquences des explosions de supernovae de type I et de type II sont du même ordre de grandeur (bien que les mécanismes soient très différents) et s'exprime en SNU (SuperNova Unit). 1 SNU = 1 supernovae par siècle pour 10 milliards de luminosités solaires (luminosité d'une galaxie "moyenne" ). Le SNU des galaxies par type de SN dépend de leur nature elliptique ou spirale.
 
Les SNII, Ib, Ic sont issue d'étoiles massives, qui ont une durée de vie brève (qq millions d'années) : on n'en trouvent donc que dans les régions où les formations d'étoiles se continuent encore de nos jours, soit les disques des galaxies spirales (étoiles de Population I). Les galaxies elliptiques n'ont pas connu de formation d'étoiles depuis très longtemps et leur étoiles massives sont mortes depuis belle lurette: il ne reste que des étoiles de petite masse qui ont aujourd'hui atteint le stade de géante rouge ou de naine blanche (étoiles de Population II). On trouve donc des Ia partout tandis que les II ne se trouvent que dans les spirales
 
 
SN II, Ib, Ic :
hôte spirale (Pop I): 1,04 SNU  
hôte elliptique (Pop II) : 0,00 SNU
 
SN Ia :
hôte spirale (Pop I): 0,24 SNU  
hôte elliptique (Pop II) : 0,13 SNU

Tu... tu as copié collé ça ou bien... rassure moi

Vi vi, c'est un vieux post que j'avais synthétisé pour Futura Science, en rassemblant plusieurs trucs que j'avais rédigé par ailleurs (dont l'intro pour hfr).

Pour moi, les supernovae et la nucléosynthèse stellaire, c'est un peu le porn de l'astrophysique   .

intéressant, wait and see
 
https://www.futura-sciences.com/sci [...] xies-9885/

Je parierais pas un kopek sur l'existence des fontaines blanches (donc des trous de vers astrophysiques). Déjà il faudrait montrer à quoi ça ressemblerait. A priori, pas de jet relativiste, ni de disque d'accrétion, ce qui rend difficile de les identifier avec les noyaux actifs de galaxie.

Merci Gilga mais tu m'as mis en PLS.
Je reprendrai la lecture quand mon cerveau sera repassé sous les 50°

Bonjour,

Question de noob

D'après ma compréhension, la vitesse de chute libre vers un corps dépend de la distance par rapport à ce corps et à l'intensité de l'attraction gravitationnelle.

De plus, dans un trou noir, la vitesse de libération à l'horizon des évènements est égale à la vitesse de la lumière, et elle est supérieure à l'intérieur.

Du coup si on se place à une certaine distance du trou noir et qu'on lâche un objet, est-il possible qu'il atteigne une vitesse proche de la lumière, et si oui, comment ça se passe après l'horizon des évènements s'il a déjà atteint cette quasi vitesse ? D'après ma compréhension, la courbure de l'espace temps est de plus en plus forte à mesure qu'on s'approche de la singularité, et ça devrait donc forcer l'objet a accélérer de plus en plus non ?

 
t'as de la chance put***, j'aimerais bien être accro à ça plutot qu'à youporn

 
 
Cela pourrait s'approcher d'une tentative de réponse?!?  

La zone sphérique qui délimite la région d’où lumière et matière ne peuvent s’échapper, est appelée « horizon des évènements ». On parle parfois de « surface » du trou noir, quoique le terme soit quelque peu impropre (il ne s’agit pas d’une surface solide ou gazeuse comme la surface d’une planète ou d’une étoile). Il ne s’agit pas d’une région qui présente des caractéristiques particulières : un observateur qui franchirait l’horizon ne ressentirait rien de spécial à ce moment-là (voir ci-dessous). En revanche, il se rendrait compte qu’il ne pourrait plus s’échapper de cette région s’il essayait de faire demi-tour. C’est une sorte de surface de non-retour.
 
En revanche, un observateur situé au voisinage de l’horizon remarquera que le temps s’écoule différemment pour lui et pour un observateur situé loin du trou noir. Si ce dernier lui envoie des signaux lumineux à intervalles réguliers (par exemple une seconde), alors l’observateur proche du trou noir recevra des signaux plus énergétiques (la fréquence des signaux lumineux sera plus élevée, conséquence du décalage vers le bleu subi par la lumière qui tombe vers le trou noir) et les intervalles de temps séparant deux signaux consécutifs seront plus rapprochés (moins d’une seconde, donc). Cet observateur aura donc l’impression que le temps s’écoule plus vite pour son confrère resté loin du trou noir que pour lui. À l’inverse, l’observateur resté loin du trou noir verra son collègue évoluer de plus en plus lentement, le temps chez celui-ci donnant l’impression de s’écouler plus lentement.
 
Si l’observateur distant voit un objet tomber dans un trou noir, les deux phénomènes de dilatation du temps et de décalage vers le rouge vont se combiner. Les éventuels signaux émis par l’objet seront de plus en plus rouges, de moins en moins lumineux (la lumière émise perd de plus en plus d’énergie avant d’arriver à l’observateur lointain) et de plus en plus espacés. En pratique, le nombre de photons reçus par l’observateur distant va décroître très rapidement, jusqu’à devenir nul : à ce moment-là, l’objet en train de chuter dans le trou noir est devenu invisible. Même si l’observateur distant tente d’approcher l’horizon en vue de récupérer l’objet qu’il a eu l’impression de voir s’arrêter juste avant l’horizon, celui-ci demeurera invisibleNote 5.
 
Pour un observateur s’approchant d’une singularité, ce sont les effets de marée qui vont devenir importants. Ces effets, qui déterminent les déformations d’un objet (le corps d’un astronaute, par exemple) du fait des hétérogénéités du champ gravitationnel, seront inéluctablement ressentis par un observateur s’approchant de trop près d’un trou noir ou d’une singularité. La région où ces effets de marée deviennent importants est entièrement située dans l’horizon pour les trous noirs supermassifs, mais empiète notablement hors de l’horizon pour des trous noirs stellairesNote 6. Ainsi, un observateur s’approchant d’un trou noir stellaire serait déchiqueté avant de passer l’horizon, alors que le même observateur qui s’approcherait d’un trou noir supermassif passerait l’horizon sans encombre. Il serait tout de même inéluctablement détruit par les effets de marée en s’approchant de la singularité.
 
S:Wikipédia

Hum désolé non

 
Quand tu atteinds la vitesse de la lumière, le temps ne s'écoule plus, il n'y a donc plus de notion d'accélération, non?

Oui il accélère durant toute la chute et s'approche de plus en plus de c mais sans l'atteindre, ce qui demanderait une énergie infinie.

Ça c'est vrai pour un photon (pas de temps propre) mais pas pour un corps massif.

Ok merci, j'imagine du coup que s'il est par exemple à 99,99% de C, et que quelque instants plus tard, s'étant enfoncé encore plus vers le centre, l'attraction gravitationnelle a par exemple doublé, il sera juste à 99,999% de C. Chiffres pris au hasard mais c'est pour comprendre le concept.
Et à ce moment là, les effets de marées, même s'ils sont énormes, n'auraient pas d'impacts sur le corps ?

Oui, c'est ça

Ah si spaghettification incoming dans tous les cas de figures. Si c'est un petit trou noir elle t'as déjà réduit en petits bouts avant la traversée de l'horizon.

Mais si c'est un gros trou noir et que le corps est déjà proche de C, il faudrait, pour qu'il y ait spaghettification, que la partie la plus proche du centre du trou noir accélère plus vite que l'arrière, mais la différence serait négligeable vu qu'on est déjà proche de C, non ?

 
C'est juste que tu n'es pas sur la même orbite.
Ta tête tourne moins vite autour du trou noir que tes pieds

Ha mais je ne suis pas en orbite, je fonce tout droit

 
Qu'est ce qu'une droite dans un espace temps courbé?
Vous avez 1 heure!  

 
une géodésique ?

Dans ton référentiel de chute libre tu es au repos, et la spaghettification résulte simplement du gradient de gravité, qui n'est pas modifié par la vitesse.

Je vais prendre un exemple assez voisin pour essayer de te faire comprendre la chose concernant cette histoire de vitesse relativiste. Ça concerne le modèle des chocs internes avec lequel on explique l'émission des sursauts gamma longs.
Imagine que la source (typiquement un trou noir en formation) émet un premier paquet de gaz A à 0,99 c. Puis quelques millisecondes plus tard une deuxième paquet de gaz B à 0,9999 c.

Le second paquet étant plus rapide que le premier, il le rattrape et le choc interne au jet provoque l'émission de rayonnement.

Mais à quelle vitesse A (slower shell sur le schéma) se fait percuter par B (faster shell) ?

Non, ce n'est pas :

w = vA  - vB
w = 0,0099 c

Il faut utiliser la loi d'addition relativiste des vitesses ,  soit :

w = (vA  - vB)/(1 - vA.vB/c²)
w = 0,98 c

Autrement dit, tu as beau aller à 0,99 c, tu te fait rentrer dedans par un corps qui t'arrive dessus à 0,98 c.

Mâaaagique.

Ok merci, tout s'explique

Gros papier dans Science demain    
 
IceCube, Neutrino, Orion.  

ça a déjà spoilé

Tout ça pour apprendre que les particules les plus énergétiques proviennent de sources déjà identifiées