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- Mise à jour le 9 Février 2009
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- AMA09
- Conférence de
Reinhard GENZEL sur
"LES TROUS NOIRS MASSIFS"
- UNESCO
PARIS 16 JANVIER 2009
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- Photos : JPM. pour l'ambiance (les photos avec
plus de résolution peuvent m'être
demandées directement)
- Les photos des slides sont de la présentation
de l'auteur. Voir les crédits
des autres photos et des animations si nécessaire.
- D'autre part le site de l'AMA09 m'a fait
l'honneur de mettre quelques unes de mes photos en ligne dans
un diaporama.
- Je signale que tous
les discours et toutes les conférences ont été filmées et sont
disponibles en vidéo
sur ce site.
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- REMARQUE : Les comptes rendus des conférences
sont mis en ligne au fur et à mesure
- Vous vous en apercevrez en allant voir la
page du compte rendu général de temps en temps à l'index
"conférences",
je signalerai les mises en ligne dans la fenêtre des mises à jour du site
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- BREF COMPTE RENDU
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- Reinhard
Genzel est physicien de l'Université
de Bonn, il a travaillé au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics à
Cambridge, Mass. puis a été professeur à Berkeley.
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- Il rejoint ensuite le célèbre Max
Planck Institute for Extraterestrial Physics à Garching près de
Munich, en 1986 dont il devient Directeur en 1999.
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- Le thème de ce soir : reportage du fond des abîmes : les trous noirs massifs.
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- On va donc parler d'une certaine catégorie de
TN, ceux qui ont une masse de plusieurs millions ou milliards de fois la
masse de notre Soleil, ceux que l'on appelle les Trous Noirs massifs.
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- La plupart des galaxies dans notre voisinage
possèdent un trou noir massif en leur centre.
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- LA
NOTION DE TROU NOIR.
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- C'est John Michell en 1783, qui eut l'idée d'étendre
la notion de vitesse
de libération à des corps très massifs.
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- Il se demande ce qui pouvait se passer avec
cette vitesse de libération; si ce corps devenant très petit et
très dense.
- Elle pourrait ainsi atteindre la vitesse de la lumière.
- Il en conclut (incroyable pour l'époque!) que
rien ne pouvait plus s'échapper et notamment la lumière elle-même.
- Ce fut l'acte de naissance des trous noirs.
- Par exemple un objet de la masse du Soleil, si
il était compressé en
une sphère de 3km de diamètre, deviendrait un TN, la lumière
serait piégée et ne pourrait pas en sortir. Pour la Terre, de façon
similaire, on trouverait un diamètre de 1cm.
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- Ensuite, peu de progrès furent effectués sur
les TN avant Einstein et sa théorie de la relativité générale
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- Les trois paramètres qui caractérisent un
trou noir sont :
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Sa masse
- ·
Sa charge électrique (négative, positive ou neutre)
- ·
Son spin, c'est à dire une quantité liée à la rotation de ce
corps.
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- Un trou noir possède aussi un horizon des événements (event
horizon en anglais), frontière entre deux univers différents. C'est la
limite à partir de laquelle on ne peut plus s'échapper du TN.
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- Stephen Hawking a émis l'hypothèse que du
rayonnement s'échappe d'un TN, le rayonnement
de Hawking.
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- Bien que ce soient des trous "noirs",
ces objets peuvent devenir les plus lumineux du ciel; en effet ils
convertissent l'énergie gravitationnelle en lumière avant que la matière
ne disparaisse.
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- Dans les années 1960 on découvre des objets
bizarres, des
Quasars comme par exemple 3C
273, ils sont très énergétiques, par exemple ce quasar produit à lui
tout seul 10.000 fois
plus d'énergie que la Voie Lactée en entier.
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- Mais d'où peut venir une telle énergie : sans
doute par l’accrétion de matière autour des trous noirs supermassifs qui
se trouvent dans le noyau de ces galaxies.
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- Une preuve indéniable de la validité de cette
hypothèse serait la détermination du champ de gravité au niveau de
l'horizon des événements de ces quasars lointains.
- Ce n'est pas chose facile, même impossible
avec les techniques actuelles, il faudrait pouvoir essayer de trouver des
preuves sur des objets plus proches.
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- L'ÉTUDE
DES TROUS NOIRS.
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- L'étude des trous noirs s'effectue à l'aide
de nombreux types de télescopes comme :
- ·
les télescopes terrestres : VLT, Keck, Hess
- ·
les télescopes spatiaux comme Chandra en X ou Hubble dans le visible
et partiellement UV
- ·
les réseaux terrestres de radioastronomie : VLBA ou SMA
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- Notre Voie Lactée n'est pas du tout un quasar,
mais elle est énormément plus proche que les quasars lointains.
- Son centre n'est "qu'à" 25.000 al et
on peut espérer qu'il se produit en son centre les mêmes processus
physiques que dans les quasars.
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- Peut
être y-a-t-il un TN au centre, c'était déjà une spéculation dans les
années 1960, par Donald
Lynden-Bell et Martin Rees.
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Des
mesures commencent à être entreprises dans les années 1970, seulement on
ne peut pas examiner le centre galactique dans le visible, les nuages
interstellaires absorbent une grande partie de la lumière, il faut observer
dans le domaine des ondes radio ou IR.
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- On détecte une source très puissante en plein
centre, c'est un objet très compact dont on voit l'image radio ci-contre,
c'est la région du
Sagittaire, SgrA*.
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- Est-ce un trou noir? Si oui comment le prouver.
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- Au début on s'en rendit compte en remarquant
les décalages spectraux d'étoiles proches du centre, manifestement elles
tournaient à grande vitesse (100km/s en moyenne) autour d'un objet massif.
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- Puis plus tard, en étudiant ces étoiles qui
tournent autour de ce centre, et que l'on a pu suivre pendant une quinzaine
d'années, cela a donné lieu à un film, que
voici. (voir aussi ce
petit film vidéo à ce sujet)
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Il
est assez fantastique de penser que l'on peut ainsi "voir" la présence
d'un TN; ce n'est pas une animation, ce sont des étoiles dont les orbites
ont été suivies sur cette période de temps. La date apparaît dans le
coin supérieur gauche.
- On les voit tourner autour de quelque chose
d'invisible, le
trou noir central!
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- Comme on le voit sur ce graphique, montrant une
étoile tournant autour de SgrA*, dont le mouvement a été suivi pendant
des années.
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- On peut voir une
animation 3D du MPE sur cette page.
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- Mais alors, connaissant les orbites, les lois
merveilleuses de la mécanique céleste font qu'on
peut calculer la masse du corps central grâce à ces lois, et on
trouve que notre TN
central a une masse de l'ordre de 3 millions de Soleil.
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- Beaucoup de nos galaxies voisines ont des TN
centraux comme par exemple :
- ·
M 31 Andromède : TN central de masse 108 masses solaires
(Ms).
- ·
NGC 4258 : 3,6 107 Ms
- ·
M 87 : 2 109 Ms etc..
- Voir diapo de gauche résumant ces faits.
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- Quand
ces trous noirs se sont-ils donc formés?
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- Probablement très
tôt dans l'histoire de l'Univers. On remarque sur la courbe située
à droite de la diapo de droite, un graphe représentant en bleu le taux de
formation des étoiles et en rouge l'activité des quasars.
- L'échelle horizontale est en milliards d'années
après le BB, la période présente étant à droite. On remarque à gauche
un TN formé seulement 800 millions d'années après le BB.
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- On ne comprend pas encore bien comment de tels
massifs TN ont pu se former si tôt.
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- On suspecte que les collisions de galaxies jouent un rôle important dans ce
processus.
- Ces collisions forment des galaxies
elliptiques.
- Leurs centres sont formés par l'accumulation de matière, résultant en
des TN massifs,
comme il nous est montré dans une simulation dont je ne peux pas retrouver
la référence sur Internet malheureusement. Mais on en trouvera de
nombreuses autres sur ce
site.
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- En conclusion : les trous noirs massifs sont très
fréquents, ils sont au centre de presque toutes les galaxies.
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- POUR ALLER PLUS LOIN.
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- Le
rayonnement de Hawking par le SAF.
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- Les
trous noirs par Khronos Terre.
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- Le
trou noir par Th Lombry de Luxorion.
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- Les
quasars.
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- Le
TN central de notre galaxie par le CEA.
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- Does
the black hole in the center of our Galaxy rotate clockwise?
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- Star
Orbiting Massive Milky Way Centre
par l'ESO.
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- Stars
orbiting the Supermassive Black Hole at our Galactic Center
par l'Université de Chicago. Il y
a de nombreuses animations.
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- Colossal
Black Holes Common in the Early Universe
par le CfA d'Harvard.
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- Les
trous noirs : la clé de l’évolution de l’univers ?
article des astronews de ce site.
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- Les
vidéos du Max Planck Institute sur
les galaxies.
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- Les
simulations vidéo de collision de
galaxies du Professeur Steinmetz.
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- CR de la conférence "lumières
et poussières dans les galaxies "
Par Catherine Cesarsky Présidente de IAU à l'IAP
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- À lire : Le
destin de l'Univers par JP Luminet chez Fayard et CR
de la conférence de même nom à la SAF, long chapitre sur les TN.
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- Bon ciel à tous
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- Jean Pierre Martin
- www.planetastronomy.com
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