Astronomie

Comment la spaghettification est-elle possible à l'horizon de l'événement d'un trou noir supermassif ?

Comment la spaghettification est-elle possible à l'horizon de l'événement d'un trou noir supermassif ?


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si la gravité est trop forte, elle brisera un objet car la gravité est suffisamment forte pour briser la composition chimique de l'objet pourquoi considérons-nous la "spaghettification" comme pertinente dans ce cas ?


3 réponses 3

Je soupçonne que ce qui vous a troublé, c'est la différence entre rester à une distance fixe du trou noir et y tomber librement. Permettez-moi de tenter une analogie pour illustrer ce que je veux dire.

Supposons que vous portiez un sac à dos volumineux et lourd. Vous pouvez sentir la force gravitationnelle du sac à dos vous peser. Cependant, cela ne se produit que parce que vous restez à une distance fixe du centre de la Terre, c'est-à-dire que vous vous tenez immobile sur la surface de la Terre. Si vous et le sac à dos sautiez d'une falaise (ignorant la résistance de l'air), vous ne ressentiriez aucune gravité lorsque vous chuteriez et le sac à dos ne pèserait rien.

Si nous portons maintenant notre attention sur le trou noir, si vous essayez de rester à une distance fixe du trou noir (vraisemblablement en tirant les moteurs de fusée sur votre vaisseau spatial), vous sentirez le poids du sac à dos, et le poids augmentera et plus grand à mesure que vous approchez de l'horizon des événements. En fait le poids est donné par :

où $m$ est la masse du sac à dos, $M$ est la masse du trou noir, $r_s$ est le rayon horizontal de l'événement et $r$ est votre distance par rapport au centre du trou noir. Lorsque vous approchez de l'horizon des événements, c'est-à-dire que $r ightarrow r_s$, l'équation (1) nous dit que la force va à l'infini. C'est pourquoi une fois que vous atteignez l'horizon des événements, il est impossible de résister à la chute vers l'intérieur.

Mais vous ne ressentez cette force que parce que vous essayez de résister à la gravité du trou noir. Si vous vous jetez simplement de votre vaisseau spatial vers le trou noir, vous ne ressentirez aucun poids. Vous tomberiez à travers l'horizon des événements sans rien remarquer de spécial. En fait, vous verriez un horizon des événements apparent reculer devant vous et vous ne traverseriez jamais rien qui ressemble à un horizon pour vous.

Mais il existe un autre phénomène qui peut vous poser problème, et celui-ci est lié au phénomène de spaghettification que vous évoquez. À tout moment, certaines parties de vous seront plus près du centre du trou noir que d'autres. Par exemple, si vous tombez les pieds en premier, vos pieds seront plus près du centre que votre tête. Cela signifie que vos pieds accéléreront légèrement plus vite que votre tête, et le résultat final est que vous vous étirez légèrement. C'est ce qu'on appelle une force de marée, et cela se produit avec toutes les sources de gravité, pas seulement les trous noirs. Même sur Terre, la force gravitationnelle sur vos pieds est légèrement plus élevée que sur votre tête, bien que la différence soit si petite que vous ne la remarqueriez jamais.

Le problème avec un trou noir, c'est que parce que sa gravité est si forte, les forces de marée peuvent devenir très fortes. En fait, ils peuvent devenir si forts qu'ils vous tirent dans une longue bande mince comme un morceau de spaghetti - d'où le terme spaghettification.

Mais les forces de marée ne deviennent infinies qu'au centre du trou noir. Ils ne sont pas infinis à l'horizon des événements et, en fait, pour des trous noirs suffisamment grands, les forces de marée à l'horizon des événements peuvent être négligeables. L'équation de la variation de l'accélération gravitationnelle avec la distance est :

Si nous prenons un trou noir avec la masse du Soleil et utilisons l'équation (2) pour calculer la force de marée, nous obtenons $Delta a/Delta r approx 10^<9>g$/m. Donc, si vous mesurez deux mètres, la différence entre l'accélération de votre tête et de vos pieds serait de 2 $ fois 10^9g$, où $g$ est l'accélération gravitationnelle à la surface de la Terre. Cela vous spaghettifierait très efficacement. Cependant, à l'horizon des événements d'un trou noir supermassif avec la masse d'un million de soleils, la différence entre votre tête et vos pieds ne serait que de 0,001 $g$ et vous auriez du mal à le ressentir.


Trous noirs stellaires

Bien qu'il soit peu probable que votre chat devienne un trou noir de sitôt, quelque chose de légèrement plus grand (comme une étoile) pourrait bien le faire.

Les gaz qui composent une étoile vouloir s'enfoncer au centre de l'étoile. Les étoiles ont un parcelle de gravité. Plus que la plupart des chats. Cependant, au fur et à mesure que les gaz sont attirés vers l'intérieur, leurs noyaux atomiques sont écrasés. Ce smushing conduit à la fusion nucléaire qui libère une énorme quantité d'énergie. Cela a tendance à pousser les gaz vers l'extérieur.

Il est possible de traverser l'horizon des événements d'un trou noir super-massif sans même s'en apercevoir. C'est le cas du trou noir super massif au centre de notre galaxie.

Il existe une compréhension entre la gravité, qui veut que les choses tirent vers l'intérieur, et le rayonnement énergétique qui pousse les choses vers l'extérieur. L'étoile conserve sa taille. Certaines étoiles, cependant, finissent par s'éteindre. Aucune quantité de smusshing ne peut extraire plus d'énergie des noyaux atomiques épuisés. Ensuite, la gravité gagne. L'étoile s'effondre. Trou noir.

Notre puce subit une spaghettification bien avant d'atteindre l'horizon des événements félins. cependant, Équation 6 montre que le rayon de Schwartzchild dépend linéairement de la masse. La masse d'une entité homogène dépend du volume, qui augmente avec la cube du rayon physique du corps.

Lorsqu'un trou noir accumule de la matière, son rayon de Schwartzchild augmente plus rapidement que son rayon physique. L'horizon des événements d'un trou noir supermassif peut s'étendre vers l'extérieur bien au-delà de son point de spaghettification. Il est donc possible de traverser l'horizon des événements d'un tel trou noir et de ne même pas s'en apercevoir. C'est le cas du trou noir supermassif au centre de notre galaxie.

Certains scientifiques pensent que le l'univers entier est dans le rayon Schwartzchild d'un trou noir super-di-duper. Le nôtre pourrait-il n'être qu'un des nombreux univers occupant un Univers Parent ?

Mon chat ne deviendra peut-être jamais un trou noir. Mais, elle pense certainement elle est au centre de l'univers.


Contenu

En cosmologie, l'horizon des événements de l'univers observable est la plus grande distance mobile à partir de laquelle la lumière émise à présent peut jamais atteindre l'observateur à l'avenir. Cela diffère du concept de l'horizon de particules, qui représente la plus grande distance comoving à partir de laquelle la lumière émise dans le passé pourrait atteindre l'observateur à un moment donné. Pour les événements qui se produisent au-delà de cette distance, la lumière n'a pas eu assez de temps pour atteindre notre emplacement, même si elle a été émise au moment où l'univers a commencé. L'évolution de l'horizon des particules avec le temps dépend de la nature de l'expansion de l'univers. Si l'expansion a certaines caractéristiques, des parties de l'univers ne seront jamais observables, peu importe combien de temps l'observateur attend que la lumière de ces régions arrive. La limite au-delà de laquelle les événements ne peuvent jamais être observés est un horizon des événements, et il représente l'étendue maximale de l'horizon des particules.

Le critère pour déterminer si un horizon de particules pour l'univers existe est le suivant. Définir une distance de déplacement p comme

Dans cette équation, une est le facteur d'échelle, c est la vitesse de la lumière et t0 est l'âge de l'Univers. Si p → ∞ (c'est-à-dire des points arbitrairement aussi éloignés que possible), alors aucun horizon des événements n'existe. Si p ∞ , un horizon est présent.

Des exemples de modèles cosmologiques sans horizon des événements sont les univers dominés par la matière ou par le rayonnement. Un exemple de modèle cosmologique avec un horizon des événements est un univers dominé par la constante cosmologique (un univers de Sitter).

Un calcul des vitesses des horizons des événements cosmologiques et des particules a été donné dans un article sur le modèle cosmologique FLRW, approchant l'Univers comme composé de constituants sans interaction, chacun étant un fluide parfait. [6] [7]

Horizon apparent d'une particule accélérée Modifier

Si une particule se déplace à une vitesse constante dans un univers non en expansion exempt de champs gravitationnels, tout événement qui se produit dans cet univers sera finalement observable par la particule, car les cônes de lumière avant de ces événements coupent la ligne du monde de la particule. D'un autre côté, si la particule accélère, dans certaines situations, les cônes de lumière de certains événements ne coupent jamais la ligne d'univers de la particule. Dans ces conditions, un horizon apparent est présent dans le référentiel (accélérant) de la particule, représentant une frontière au-delà de laquelle les événements sont inobservables.

Par exemple, cela se produit avec une particule uniformément accélérée. Un diagramme espace-temps de cette situation est montré dans la figure à droite. Au fur et à mesure que la particule accélère, elle approche, mais n'atteint jamais, la vitesse de la lumière par rapport à son cadre de référence d'origine. Sur le diagramme espace-temps, sa trajectoire est une hyperbole, qui se rapproche asymptotiquement d'une ligne à 45 degrés (la trajectoire d'un rayon lumineux). Un événement dont le bord du cône de lumière est cette asymptote ou est plus éloigné que cette asymptote ne peut jamais être observé par la particule accélératrice. Dans le référentiel de la particule, il y a une frontière derrière laquelle aucun signal ne peut s'échapper (un horizon apparent). La distance à cette frontière est donnée par c 2 / a /a> où a est ​​l'accélération constante propre de la particule.

Alors que des approximations de ce type de situation peuvent se produire dans le monde réel [ citation requise ] (dans les accélérateurs de particules, par exemple), un véritable horizon des événements n'est jamais présent, car cela nécessite que la particule soit accélérée indéfiniment (nécessitant des quantités d'énergie arbitrairement grandes et un appareil arbitrairement grand).

Interagir avec un horizon cosmique Modifier

Dans le cas d'un horizon perçu par un observateur qui accélère uniformément dans l'espace vide, l'horizon semble rester à une distance fixe de l'observateur, peu importe comment son environnement se déplace. La variation de l'accélération de l'observateur peut donner l'impression que l'horizon se déplace dans le temps, ou peut empêcher l'existence d'un horizon des événements, selon la fonction d'accélération choisie. L'observateur ne touche jamais l'horizon et ne passe jamais à un endroit où il semblait être.

Dans le cas d'un horizon perçu par un occupant d'un univers de Sitter, l'horizon apparaît toujours à une distance fixe pour un observateur non accélérateur. Il n'est jamais contacté, même par un observateur qui accélère.


Loin du trou noir, une particule peut se déplacer dans n'importe quelle direction. Elle n'est limitée que par la vitesse de la lumière.

Plus près du trou noir, l'espace-temps commence à se déformer. Dans certains systèmes de coordonnées pratiques, il y a plus de chemins allant vers le trou noir que de chemins s'éloignant. [Note 1]

À l'intérieur de l'horizon des événements, tous les chemins temporels futurs rapprochent la particule du centre du trou noir. Il n'est plus possible à la particule de s'échapper, quelle que soit la direction dans laquelle elle se déplace.

L'un des exemples les plus connus d'horizon des événements provient de la description par la relativité générale d'un trou noir, un objet céleste si dense qu'aucune matière ou rayonnement proche ne peut échapper à son champ gravitationnel. Souvent, cela est décrit comme la limite à l'intérieur de laquelle la vitesse de fuite du trou noir est supérieure à la vitesse de la lumière. Cependant, une description plus détaillée est qu'à l'intérieur de cet horizon, tous les chemins lumineux (chemins que la lumière pourrait emprunter) et donc tous les chemins dans les cônes de lumière avant des particules à l'intérieur de l'horizon, sont déformés de manière à tomber plus loin dans le trou. Une fois qu'une particule est à l'intérieur de l'horizon, entrer dans le trou est aussi inévitable que d'avancer dans le temps - quelle que soit la direction dans laquelle la particule se déplace, et peut en fait être considéré comme équivalent à le faire, selon le système de coordonnées espace-temps utilisé. [9] [10] [11] [12]

La surface au rayon de Schwarzschild agit comme un horizon des événements dans un corps non rotatif qui s'insère à l'intérieur de ce rayon (bien qu'un trou noir en rotation fonctionne légèrement différemment). Le rayon de Schwarzschild d'un objet est proportionnel à sa masse. Théoriquement, toute quantité de matière deviendra un trou noir si elle est comprimée dans un espace qui correspond à son rayon de Schwarzschild correspondant. Pour la masse du Soleil ce rayon est d'environ 3 kilomètres et pour la Terre il est d'environ 9 millimètres. En pratique, cependant, ni la Terre ni le Soleil n'ont la masse et donc la force gravitationnelle nécessaires, pour surmonter la pression de dégénérescence des électrons et des neutrons. La masse minimale requise pour qu'une étoile puisse s'effondrer au-delà de ces pressions est la limite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff, qui est d'environ trois masses solaires.

Selon les modèles fondamentaux d'effondrement gravitationnel, [13] un horizon des événements se forme avant la singularité d'un trou noir. Si toutes les étoiles de la Voie lactée s'agrégeaient progressivement vers le centre galactique tout en gardant leurs distances proportionnelles les unes des autres, elles tomberaient toutes dans leur rayon de Schwarzschild commun bien avant d'être forcées de se heurter. [3] Jusqu'à l'effondrement dans un futur lointain, les observateurs d'une galaxie entourée d'un horizon des événements continueraient leur vie normalement.

Les horizons des événements de trous noirs sont largement mal compris. Commune, bien qu'erronée, est l'idée que les trous noirs « aspirent » de la matière dans leur voisinage, où en fait ils ne sont pas plus capables de rechercher de la matière à consommer que tout autre attracteur gravitationnel. Comme pour toute masse dans l'univers, la matière doit entrer dans sa portée gravitationnelle pour qu'il existe la possibilité de capture ou de consolidation avec toute autre masse. L'idée que la matière peut être observée en train de tomber dans un trou noir est tout aussi courante. Ce n'est pas possible. Les astronomes ne peuvent détecter que les disques d'accrétion autour des trous noirs, où la matière se déplace à une vitesse telle que la friction crée un rayonnement de haute énergie qui peut être détecté (de même, une partie de la matière de ces disques d'accrétion est expulsée le long de l'axe de rotation du trou noir, créant jets visibles lorsque ces flux interagissent avec de la matière comme le gaz interstellaire ou lorsqu'ils sont dirigés directement vers la Terre). De plus, un observateur distant ne verra jamais quelque chose atteindre l'horizon. Au lieu de cela, en s'approchant du trou, l'objet semblera aller de plus en plus lentement, tandis que toute lumière qu'il émet sera de plus en plus décalée vers le rouge.

L'horizon des événements du trou noir est de nature téléologique, ce qui signifie que nous devons connaître l'intégralité de l'espace-temps futur de l'univers pour déterminer l'emplacement actuel de l'horizon, ce qui est essentiellement impossible. En raison de la nature purement théorique de la frontière de l'horizon des événements, l'objet en déplacement ne subit pas nécessairement d'effets étranges et, en fait, traverse la frontière calculatrice dans un laps de temps fini. [14]

Interagir avec les horizons des trous noirs Modifier

Une idée fausse concernant les horizons d'événements, en particulier les horizons d'événements de trous noirs, est qu'ils représentent une surface immuable qui détruit les objets qui s'en approchent. En pratique, tous les horizons d'événements semblent être à une certaine distance de tout observateur, et les objets envoyés vers un horizon d'événements ne semblent jamais le traverser du point de vue de l'observateur émetteur (comme le cône de lumière de l'événement traversant l'horizon ne coupe jamais la ligne du monde de l'observateur ). Tenter de faire en sorte qu'un objet proche de l'horizon reste immobile par rapport à un observateur nécessite d'appliquer une force dont la magnitude augmente sans limite (devenant infinie) à mesure qu'il se rapproche.

Dans le cas de l'horizon autour d'un trou noir, les observateurs stationnaires par rapport à un objet distant seront tous d'accord sur l'endroit où se trouve l'horizon. Bien que cela semble permettre à un observateur abaissé vers le trou sur une corde (ou une tige) de contacter l'horizon, en pratique, cela ne peut pas être fait. La distance appropriée à l'horizon est finie, [15] donc la longueur de corde nécessaire serait également finie, mais si la corde était abaissée lentement (de sorte que chaque point de la corde était approximativement au repos dans les coordonnées de Schwarzschild), la bonne distance l'accélération (force G) subie par des points sur la corde de plus en plus proches de l'horizon approcherait de l'infini, de sorte que la corde serait déchirée. Si la corde est descendue rapidement (peut-être même en chute libre), alors en effet l'observateur au bas de la corde peut toucher et même traverser l'horizon des événements. Mais une fois que cela se produit, il est impossible de retirer le bas de la corde de l'horizon des événements, car si la corde est tendue, les forces le long de la corde augmentent sans limite à mesure qu'elles s'approchent de l'horizon des événements et à un moment donné, la corde doit se rompre. . De plus, la rupture ne doit pas se produire à l'horizon des événements, mais à un point où le deuxième observateur peut l'observer.

En supposant que l'horizon apparent possible soit loin à l'intérieur de l'horizon des événements, ou qu'il n'y en ait pas, les observateurs traversant l'horizon des événements d'un trou noir ne verraient ni ne ressentiraient réellement quelque chose de spécial se produire à ce moment. En termes d'apparence visuelle, les observateurs qui tombent dans le trou perçoivent l'horizon apparent éventuel comme une zone noire imperméable enfermant la singularité. [16] D'autres objets qui sont entrés dans la zone de l'horizon le long du même chemin radial mais à un moment antérieur apparaîtraient sous l'observateur tant qu'ils ne sont pas entrés à l'intérieur de l'horizon apparent, et ils pourraient échanger des messages. L'augmentation des forces de marée sont également des effets localement perceptibles, en fonction de la masse du trou noir. Dans les trous noirs stellaires réalistes, la spaghettification se produit tôt : les forces de marée déchirent les matériaux bien avant l'horizon des événements. Cependant, dans les trous noirs supermassifs, qui se trouvent au centre des galaxies, la spaghettification se produit à l'intérieur de l'horizon des événements. Un astronaute humain survivrait à la chute à travers un horizon des événements uniquement dans un trou noir d'une masse d'environ 10 000 masses solaires ou plus. [17]

Au-delà de la relativité générale Modifier

Un horizon d'événements cosmique est communément accepté comme un horizon d'événements réel, alors que la description d'un horizon d'événements de trou noir local donnée par la relativité générale s'avère incomplète et controversée. [2] [3] Lorsque les conditions dans lesquelles les horizons d'événements locaux se produisent sont modélisées à l'aide d'une image plus complète du fonctionnement de l'Univers, qui inclut à la fois la relativité et la mécanique quantique, les horizons d'événements locaux devraient avoir des propriétés différentes de celles prédit en utilisant uniquement la relativité générale.

À l'heure actuelle, le mécanisme de rayonnement de Hawking s'attend à ce que l'impact principal des effets quantiques soit que les horizons d'événements possèdent une température et émettent ainsi un rayonnement. Pour les trous noirs, cela se manifeste par un rayonnement de Hawking, et la question plus large de savoir comment le trou noir possède une température fait partie du sujet de la thermodynamique des trous noirs. Pour les particules accélérées, cela se manifeste par l'effet Unruh, qui donne l'impression que l'espace autour de la particule est rempli de matière et de rayonnement.

Selon l'hypothèse controversée du pare-feu des trous noirs, la matière tombant dans un trou noir serait réduite en cendres par un "pare-feu" à haute énergie à l'horizon des événements.

Une alternative est fournie par le principe de complémentarité, selon lequel, dans le thème de l'observateur lointain, la matière descendante est thermalisée à l'horizon et réémise sous forme de rayonnement de Hawking, tandis que dans le thème de l'observateur descendant, la matière continue sans être perturbée à travers la région intérieure et est détruit à la singularité. Cette hypothèse ne viole pas le théorème de non-clonage car il existe une seule copie de l'information selon un observateur donné. La complémentarité des trous noirs est en fait suggérée par les lois d'échelle des cordes s'approchant de l'horizon des événements, suggérant que dans le graphique de Schwarzschild, elles s'étirent pour couvrir l'horizon et se thermalisent en une membrane de Planck d'une longueur d'épaisseur.

Une description complète des horizons d'événements locaux générés par la gravité devrait, au minimum, nécessiter une théorie de la gravité quantique. L'une de ces théories candidates est la théorie M. Une autre théorie candidate de ce type est la gravitation quantique à boucles.


Qu'est-ce que la spaghettification ? Une étoile "sucking In" du trou noir vue par des scientifiques

Le terme de spaghettification décrit l'étirement vertical bizarre qui se produit lorsque des objets traversent des champs gravitationnels extrêmes. Les trous noirs en particulier ont une attraction gravitationnelle si forte qu'au-delà d'un certain point, connu sous le nom d'horizon des événements, rien, pas même la lumière, ne peut s'échapper.

L'étirement subi par tout ce qui est proche d'un trou noir est si puissant qu'aucun objet ne serait capable de résister aux forces subies et ne serait déchiré.

"Si un humain s'approchait assez près d'un trou noir, les pieds en avant par exemple, la force de gravité augmenterait tellement que la gravité à ses pieds serait bien supérieure à la force de gravité à sa tête", a déclaré Morgan Hollis, un porte-parole de la Royal Astronomical Society au Royaume-Uni, a déclaré Semaine d'actualités dans un e-mail.

"Cela entraînerait leur étirement vertical, un peu comme étirer de la pâte pour former des spaghettis et c'est ce que signifie" spaghettification "."

Le terme « spaghettification » est utilisé depuis au moins la fin des années 1970 et apparaît également dans le célèbre livre de Stephen Hawking A Brief History of Time, publié pour la première fois en 1988.

Les étoiles peuvent également subir une « spaghettification » lors de ce que les astrophysiciens appellent des « événements de perturbation des marées ». C'est à ce moment que les étoiles s'éloignent trop près des trous noirs supermassifs et sont déchirées par ses forces gravitationnelles extrêmes.

C'est ce qui est arrivé à une étoile à environ 215 millions d'années-lumière qui a été documentée dans une étude publiée dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.

Une équipe de scientifiques a observé l'année dernière un puissant éclair de lumière produit par un trou noir supermassif dévorant l'étoile.

"L'idée d'un trou noir" aspirant "une étoile proche ressemble à de la science-fiction. Mais c'est exactement ce qui se passe lors d'un événement de perturbation de la marée", a déclaré Matt Nicholl, auteur principal de l'étude de l'Université de Birmingham, au Royaume-Uni. une déclaration.

Le trou noir en question a une masse environ un million de fois celle du soleil. Les chercheurs ont déclaré qu'environ la moitié de la masse de l'étoile a été capturée dans ce qu'on appelle un disque d'accrétion autour du trou noir, tandis que l'autre moitié a été éjectée vers l'extérieur dans un puissant jet de matière qui a parcouru jusqu'à environ 22 millions de miles par heure.

Un disque d'accrétion est une structure chaude, mince et rotative constituée de matière qui tombe dans le trou noir. Dans ce cas, les scientifiques ont observé la poussière et les débris de l'étoile aspirés dans le disque d'accrétion du trou noir, juste avant qu'il ne soit déchiré.

L'événement de perturbation de la marée dans l'étude & mdash surnommé "AT2019qiz" & mdashis est le plus proche de la Terre jamais découvert, offrant un aperçu sans précédent de ce phénomène. Cela pourrait aider à améliorer notre compréhension de la façon dont les trous noirs interagissent avec le matériau qui les entoure.

"Cet événement nous renseigne sur les processus physiques détaillés d'accrétion et d'éjection de masse des trous noirs supermassifs", a déclaré Edo Berger, un autre auteur de l'étude de l'Université de Harvard, dans le communiqué.


La spaghettification se produit-elle autour d'un trou noir super massif ?

Je ne sais pas si c'est vrai ou non, mais cela pourrait certainement l'être.

la spaghettification est le résultat d'un différentiel de gravité entre votre tête et vos pieds (enfin, tout le long de votre corps, en fait). Dans un BH supermassif, je suppose que le rayon pourrait être suffisamment grand pour que le différentiel soit suffisamment petit avant que vous ne touchiez la surface qu'il ne le ferait pas et que vous y soyez simplement barbouillé.

Une fois que vous atteignez l'horizon des événements (qui n'est pas là en ce qui vous concerne), vous êtes condamné quelle que soit la taille du BH, mais avec des BH plus petits, vous êtes spaghettifié avant d'atteindre l'EH et avec les grands, vous l'obtenez après ou jamais.

La spaghettification vient simplement du fait qu'il y a une grande courbure sur, disons, 6 pieds, créant une grande tension de marée sur votre corps. Rappelez-vous, l'horizon des événements n'est pas une singularité physique - il est invisible pour un corps qui le traverse (en particulier, ils peuvent toujours voir la lumière venant de l'extérieur). Ainsi, pour un petit trou noir, vous ressentiriez une tension extrême avant même d'atteindre l'horizon des événements. Pour les plus gros, cela pourrait être à l'horizon des événements. Pour un trou noir d'un milliard d'étoiles (qui existerait dans certaines grandes galaxies), il se trouverait bien à l'intérieur de l'horizon avant que la courbure ne devienne extrême sur 6 pieds.

[modifier : correction signalée par Phinds : trou noir où je voulais dire horizon des événements]

Negen, l'explication de Pallen est correcte et complète, mais je pense que dans sa dernière phrase "Pour un trou noir d'un milliard d'étoiles (qui existerait dans certaines grandes galaxies), il se trouverait bien à l'intérieur du trou noir avant que la courbure ne devienne extrême sur 6 pieds. " Il voulait dire ". chemin à l'intérieur de l'HORIZON DES ÉVÉNEMENTS " pas " . chemin à l'intérieur du trou noir".

Il m'a fallu un certain temps pour l'obtenir également lorsque j'ai commencé à lire à ce sujet, mais comme il l'a dit, l'EH n'est pas une barrière physique d'aucune sorte. La gravité juste à l'extérieur de l'EH n'est que légèrement différente de la gravité à l'intérieur de l'EH, c'est juste que juste à l'extérieur de l'EH, il est encore théoriquement possible que des choses s'échappent et à l'intérieur ce n'est pas le cas. Plus vous vous rapprochez de l'EH, plus il faudrait d'énergie pour échapper à la gravité de la BH.

Pour les personnes EN DEHORS de l'EH, il semble que quelque chose se passe à l'EH, mais c'est dans LEUR référentiel, pas dans le référentiel de l'objet À l'EH.

Comme le fait remarquer PALlen, la spaghettification se produit en raison d'une grande différence en forces entre votre tête et vos pieds. Dans un BH supermassif, le gradient est plus petit, donc même si la valeur absolue est encore énorme, la valeur relative est petite.

Il existe des analogies - telles que la densité d'une atmosphère - qui pourraient la rendre plus facile à comprendre.

La Terre a une atmosphère qui va de 0 à 1 atmosphère en l'espace d'environ 100 miles.
Jupiter, bien qu'il puisse finalement avoir une pression beaucoup plus élevée de centaines ou de milliers d'atmosphères, a un flux (changement en fonction de la distance) qui est plus petit que celui de la Terre. Il peut passer de 0 atmo à 1 atmo sur mille milles (il peut aussi passer de 10 atmo à 11 atmo sur mille milles).

Vous pouvez donc voir que le pente ou alors flux ou alors distance de changement est beaucoup plus faible, même si les valeurs absolues réelles sont beaucoup plus élevées.

Retour aux trous noirs et à la gravité. Un flux/gradient/distance de changement élevé est ce qui entraîne la spaghettification.


Un trou noir supermassif a illuminé une collision de deux trous noirs plus petits

Les astronomes de Caltech ont rapporté avoir observé une collision entre deux trous noirs. Normalement, un tel événement est invisible, mais cette fois, un trou noir plus massif assis à proximité a aidé à éclairer les deux autres alors qu'ils se heurtaient. S'ils sont confirmés, les résultats, publiés dans Physical Review Letters, seraient les premières observations optiques jamais faites d'une fusion de trous noirs.

Qu'est-il arrivé: Détectée pour la première fois en mai 2019 et baptisée S190521g, la fusion s'est produite à environ 4 milliards d'années-lumière, à proximité d'un trou noir supermassif appelé J1249+3449. Cet objet est 100 millions de fois plus massif que le soleil, avec un diamètre à peu près égal à celui de l'orbite terrestre autour du soleil.

Les deux trous noirs plus petits, chacun environ 150 fois plus massifs que le soleil, ont trébuché dans le disque d'accrétion du supermassif : un tourbillon d'étoiles, de gaz et de poussière qui est lentement aspiré vers son horizon des événements, au-delà duquel même la lumière ne peut s'échapper. .

Lorsque les deux plus petits trous noirs sont entrés en collision, la force a envoyé l'objet fusionné hors du disque d'accrétion à environ 700 000 kilomètres par heure, selon les calculs des chercheurs. Alors qu'il filait dans l'espace, le trou noir fusionné a illuminé le gaz environnant dans le disque, produisant une lumière mille milliards de fois plus brillante que le soleil.

Comment les astronomes ont lié la fusion au trou noir supermassif : S190521g, comme de nombreuses autres fusions de trous noirs, a produit des ondulations dans l'espace-temps qui ont été détectées sur Terre par LIGO, un observatoire d'ondes gravitationnelles. Lorsque ces observations sont arrivées, une alerte automatisée a été envoyée aux télescopes du monde pour voir s'ils pouvaient observer optiquement tout événement dans le ciel nocturne qui pourrait coïncider avec la fusion. Environ 34 jours plus tard, l'installation transitoire de Zwicky en Californie a repéré la lumière produite par l'événement de fusion, et les scientifiques ont suivi une piste enflammée jusqu'à J124942.3+344929.

Les implications: Les trous noirs ne sont pas censés être visibles, mais ces nouvelles découvertes suggèrent que nous pouvons réellement visualiser ces objets en observant la matière environnante qu'ils éclairent. Ce n'est pas si différent de la façon dont le télescope Event Horizon a pris l'image désormais célèbre d'un trou noir supermassif, qui a été publiée l'année dernière. Cette image n'est pas exactement le trou noir lui-même, mais plutôt le gaz et la poussière incandescents bordant son horizon des événements.

Établir un moyen d'observer de près les fusions de trous noirs dans les disques d'accrétion pourrait nous permettre de répondre aux questions sur la façon dont la matière interagit avec ces objets et si une fusion peut être prédite avant qu'elle ne se produise. L'équipe Caltech pense qu'il est possible que ces trous noirs soient le résultat d'une longue chaîne de fusions précédentes - et S190521g était simplement le dernier.

Et après: Les conclusions doivent encore être confirmées. Les astronomes feront une analyse plus détaillée de S190521g pour voir si la fusion et la fusée associée à J124942.3+344929 sont vraiment connectées.


Mouvements possibles à l'intérieur d'un horizon d'événements de trou noir

La question est la suivante : supposons que je lance une barre de métal de 1 m de long à l'intérieur de l'horizon des événements d'un trou noir supermassif de 1 million de masses solaires. Aux deux extrémités de la barre métallique se trouve une source lumineuse.

(J'ai choisi un trou noir supermassif pour exclure tout processus de spaghettification : avec quelques calculs rapides, les forces de marée sur la barre de métal ne seraient que de 1/1000e de g - elles sont donc négligeables - lorsque la barre traverse l'horizon des événements).

Considérons donc le schéma suivant :

Où B++++A est la barre de métal, H est l'horizon des événements (juste traversé) et S est la singularité au milieu du trou noir.

Est-il possible que la lumière émise en A atteigne l'autre extrémité B de la barre ?

D'après ce que je sais une fois à l'intérieur de l'horizon des événements, toutes les courbes spatio-temporelles possibles conduisent toujours plus près de la singularité, jamais plus loin. Mon opinion est qu'il n'est pas possible pour la lumière en A d'atteindre le point B.

Maintenant, remplacez la barre de métal par votre tête, et A et B par deux neurones dans votre tête et le signal lumineux par une impulsion électrique envoyée entre eux. S'il n'est pas possible d'envoyer des signaux de A vers B alors vous perdrez immédiatement conscience et mourrez dès que vous traverserez l'horizon des événements (vous mourrez car ce qui arrive aux signaux électriques dans votre cerveau arrivera aussi à tous vos fluides corporels : ils ne pourront jamais atteindre l'arrière de votre corps).
Ainsi, vous serez tout à fait conscient du moment où se situe l'horizon des événements, car vous mourrez immédiatement.

Une sonde mécanique alimentée par des signaux électriques cessera également de fonctionner.

Cette image est-elle correcte, à votre avis?
Merci d'avance pour votre réponse!


3 réponses 3

Curieusement, vous ne découvrirez jamais ce qui se passe lorsque vous essayez de le retirer, car vous ne vivrez pas pour voir le bâton traverser l'horizon des événements. That's not because you will suffer some kind of violent death (although you probably would), it's because you will die of old age before the stick reaches the event horizon. As you push the stick towards the black hole, the subjective time of the end of your stick moves more and more slowly relative to your subjective time.

The Schwartzschild metric can tell us $frac

$, the rate of time passage at a particular radius $r$ compared to the rate of time passage infinitely far from the black hole:

where $r_s$ is the event horizon radius. Now, if you are at radius R, and the end of your stick is at radius $R_s$, then the relative rate of time passage of the end of your stick to you is

Notice, that as $R_s$ approaches $r_s$, that ratio approaches zero! By the time your stick is nearly at the event horizon, the end of your stick is experiencing almost no passage of time compared to you.

Now, it seems to me that an interesting question is, if you push on this stick, what do you feel? A force pushing back? What kind of force is it?

When you push on a rigid body like the stick, you are actually sending a wave of pressure through the atoms of the stick that travels at the speed of sound in that material that's how you effect a force on the front end of your stick without actually touching it. Such a wave would also slow down as it propagates down the length of the stick towards the event horizon, so the front side of the stick would not respond to your force as it normally would. I think that you would experience a kind of "pseudo inertia" - a time-dilation-derived inertia, as though your stick had an enormous mass. But I'll have to think about that some more to be sure.

If one end of the stick crosses the event horizon while the other is held by an observer who remains outside the horizon, the stick must break apart. I would say it's easiest to understand this conceptually if you think in terms of a Kruskal-Szekeres diagram for a non-rotating black hole, which has the advantage that light rays are always represented as diagonals 45 degrees from the vertical (unlike in Schwarzschild coordinates, where the coordinate speed of a light ray is ne pas constant), and timelike worldlines always have a slope that's closer to vertical than 45 degrees, so the light cone structure of the spacetime works the same as in Minkowski diagrams from SR (if you're not too familiar with light cones in Minkowski diagrams, see this page). In this coordinate system, the event horizon is actually expanding outward at the speed of light, making it obvious why something that crosses it can never cross back out--it would have to move faster than light! Meanwhile, an observer at a fixed Schwarzschild radius, like the one hovering just above the event horizon, will have a worldline that's a hyperbola bounded from above by the black hole event horizon (it's also bounded from below by a white hole event horizon, but this is just because Kruskal-Szekeres coordinates are defined on the spacetime of an idealized eternal black hole, the white hole event horizon wouldn't be present for a realistic black hole that formed from collapsing matter). This page has a Kruskal-Szekers diagram showing one such hyperbola for an observer hovering at radius r=2.75M in Schwarzschild coordinates, as well as the worldline of an object that falls through the horizon, with light cones drawn at various points along the falling worldline:

There is a useful similarity between this and the Minkowski diagram in SR for a family of accelerating observers, called "Rindler observers" because they have a fixed position in a non-inertial coordinate system known as Rindler coordinates:

The Rindler observers are accelerating in such a way that the distance between them in the instantaneous comoving inertial rest frame of any one of them, at any point on their worldline, is a constant (this type of acceleration is known as Born rigid motion). Since their worldlines are hyperbolas that are bound from above by a worldline which is moving at the speed of light (the dotted line), which can be seen as one side of the future light cone of the point on the diagram where the two dotted lines cross, then since the Rindler observers never enter this future light cone, they can never see light from any event inside it. Thus, the dotted line is a type of horizon for them as long as they continue on the same accelerating path, known as the "Rindler horizon"--see the more detailed discussion on this page.

In your original question, as long as you're dealing with a very large black hole where the tidal forces at the horizon are small, and as long as the stick is fairly short so the region of spacetime where the experiment takes place is very small compared to the Schwarzschild radius, then spacetime will be fairly close to being flat inside that region. Thus, what's seen by the observer hovering at a constant Schwarzschild radius who drops one end of a stick past the event horizon will be similar to what's seen by a Rindler observer in flat spacetime who drops one end of a stick past the Rindler horizon. If the Rindler observer lets one end pass the horizon, but then grabs the other end and exerts enough force on it that it continues to move along with them on the accelerating path, then it's obvious the stick must just split in two, since the end being held by the Rindler observer will never cross the horizon, while the end on the other side of the horizon can't escape back out of it (since that would require it to move faster than light) and can't even maintain a constant distance from it (since that would require it to move at exactly the speed of light).