Astronomie

Un trou noir lointain (détecté grâce à sa masse) pourrait-il être en réalité une sphère de Dyson ?

Un trou noir lointain (détecté grâce à sa masse) pourrait-il être en réalité une sphère de Dyson ?


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Lorsque le trou noir n'est détecté qu'en raison de ses effets gravitationnels sur les autres étoiles et leur lumière, serait-il possible qu'il s'agisse en réalité d'une sphère de Dyson fonctionnelle ?

Il aurait encore au moins la masse de l'étoile mais bloquerait également toute la lumière émettrice.

J'ai eu l'idée en regardant cette vidéo Kurzgesagt sur les sphères de Dyson


La chose ici est qu'une sphère Dyson ne "bloque pas toute la lumière émise" - cela violerait la conservation de l'énergie. Il absorbe le rayonnement de n'importe quel corps qu'il entoure, puis le re-rayonne.

En tant que tel, il est susceptible de rayonner quelque chose comme un spectre de corps noir d'aspect relativement normal, plutôt que les rayons X du plasma de la matière tombant dans un trou noir, ou le presque rien (donc "noir") d'un trou noir sans infall .

Comme indiqué dans le commentaire de @SteveLinton, la sphère Dyson serait beaucoup plus grande que l'étoile ou un trou noir de même masse afin de ne pas fondre, donc à cette distance la déviation serait bien moindre, car elle s'échelonne en rayon inverse :

$$environ frac{m}{r}$$.


Trou noir

UNE trou noir est une région de l'espace-temps où la gravité est si forte que rien – aucune particule ni même un rayonnement électromagnétique comme la lumière – ne peut s'en échapper. [1] La théorie de la relativité générale prédit qu'une masse suffisamment compacte peut déformer l'espace-temps pour former un trou noir. [2] [3] La limite de non-évasion est appelée l'horizon des événements. Bien qu'il ait un effet énorme sur le destin et les circonstances d'un objet le traversant, selon la relativité générale, il n'a pas de caractéristiques localement détectables. [4] À bien des égards, un trou noir agit comme un corps noir idéal, car il ne reflète aucune lumière. [5] [6] De plus, la théorie quantique des champs dans l'espace-temps courbe prédit que les horizons d'événements émettent un rayonnement de Hawking, avec le même spectre qu'un corps noir d'une température inversement proportionnelle à sa masse. Cette température est de l'ordre du milliardième de kelvin pour les trous noirs de masse stellaire, ce qui la rend essentiellement impossible à observer directement.

Les objets dont les champs gravitationnels sont trop forts pour que la lumière s'échappe ont été considérés pour la première fois au XVIIIe siècle par John Michell et Pierre-Simon Laplace. [7] La ​​première solution moderne de la relativité générale qui caractériserait un trou noir a été trouvée par Karl Schwarzschild en 1916, et son interprétation comme une région de l'espace dont rien ne peut s'échapper a été publiée pour la première fois par David Finkelstein en 1958. Les trous noirs étaient longs. considéré comme une curiosité mathématique, ce n'est que dans les années 1960 que les travaux théoriques ont montré qu'il s'agissait d'une prédiction générique de la relativité générale. La découverte des étoiles à neutrons par Jocelyn Bell Burnell en 1967 a suscité l'intérêt pour les objets compacts effondrés gravitationnellement en tant que réalité astrophysique possible. Le premier trou noir connu en tant que tel était Cygnus X-1, identifié par plusieurs chercheurs indépendamment en 1971. [8] [9]

Des trous noirs de masse stellaire se forment lorsque des étoiles très massives s'effondrent à la fin de leur cycle de vie. Une fois qu'un trou noir s'est formé, il peut continuer à se développer en absorbant la masse de son environnement. En absorbant d'autres étoiles et en fusionnant avec d'autres trous noirs, des trous noirs supermassifs de millions de masses solaires ( M ) peut se former. Il existe un consensus sur l'existence de trous noirs supermassifs au centre de la plupart des galaxies.

La présence d'un trou noir peut être déduite de son interaction avec d'autres matières et avec un rayonnement électromagnétique tel que la lumière visible. La matière qui tombe sur un trou noir peut former un disque d'accrétion externe chauffé par friction, formant des quasars, certains des objets les plus brillants de l'univers. Les étoiles passant trop près d'un trou noir supermassif peuvent être déchiquetées en banderoles qui brillent très fort avant d'être "avalées". [10] S'il y a d'autres étoiles en orbite autour d'un trou noir, leurs orbites peuvent être utilisées pour déterminer la masse et l'emplacement du trou noir. De telles observations peuvent être utilisées pour exclure d'éventuelles alternatives telles que les étoiles à neutrons. De cette façon, les astronomes ont identifié de nombreux candidats trous noirs stellaires dans les systèmes binaires et ont établi que la source radio connue sous le nom de Sagittaire A*, au cœur de la galaxie de la Voie lactée, contient un trou noir supermassif d'environ 4,3 millions de masses solaires.

Le 11 février 2016, la collaboration scientifique LIGO et la collaboration Virgo ont annoncé la première détection directe d'ondes gravitationnelles, ce qui représentait également la première observation d'une fusion de trous noirs. [11] En date de décembre 2018 [mise à jour] , onze événements d'ondes gravitationnelles ont été observés provenant de dix trous noirs en fusion (avec une fusion d'étoiles à neutrons binaires). [12] [13] Le 10 avril 2019, la première image directe d'un trou noir et de ses environs a été publiée, suite aux observations faites par l'Event Horizon Telescope (EHT) en 2017 du trou noir supermassif dans le centre galactique de Messier 87. [14] [15] [16] En mars 2021, la collaboration EHT a présenté, pour la première fois, une image polarisée du trou noir qui pourrait aider à mieux révéler les forces à l'origine des quasars. [17]

En 2021, le corps connu le plus proche que l'on pense être un trou noir se trouve à environ 1500 années-lumière (voir Liste des trous noirs les plus proches). Bien que seulement quelques douzaines de trous noirs aient été trouvés jusqu'à présent dans la Voie lactée, on pense qu'il y en a des centaines de millions, dont la plupart sont solitaires et ne provoquent pas d'émission de rayonnement, [24] et ne seraient donc détectables que par lentille gravitationnelle. .


Pouvons-nous distinguer entre un trou noir lointain et une sphère dyson ?

Je regardais juste une vidéo sur le paradoxe de Fermi, et comme elle passe en revue la partie que nous n'avons pas encore détecté de civilisations, bien que nous devrions. Ensuite, il mentionne les sphères dyson (c'est-à-dire envelopper une étoile dans des panneaux solaires pour utiliser complètement toute sa sortie. Voici ce qui me dérange :

Le trou noir le plus proche est déjà à quelques milliers d'années-lumière. À ma connaissance (d'astronome amateur), nous ne pouvons pas réellement résoudre les corps des étoiles les plus proches. A une distance de 1000 années-lumière ou plus, nous devrait ne pas être en mesure de dire la taille angulaire d'un corps en utilisant l'optique (nous utilisons la luminosité), donc une sphère métallique de 100 millions de km ne serait pas si différente d'une minuscule singularité. Et une fois que vous avez dépassé la tâche difficile à comprendre de construire une coque métallique plus grande que toutes les infrastructures humaines sur terre par des ordres et des ordres de grandeur, alors la chaleur réémise se diffusant à travers toute l'architecture pourrait probablement être absorbée et contenue (ou diffusée si faiblement qu'il serait à peine visible). Nous ne savons pas réellement quelle devrait être la taille d'une sphère Dyson pour fonctionner correctement et soutenir les émissions solaires éoliennes / coronales, qui, même à ce jour, font frire l'électronique. Pour autant que nous sachions, ce serait si énorme que le rayonnement du corps noir serait négligeable.

TLDR : Y a-t-il un moyen de faire la différence entre un trou noir ou une étoile dans une sphère Dyson ?


Le premier trou noir de masse stellaire détecté est beaucoup plus lourd que prévu

Des scientifiques australiens, travaillant au sein d'une équipe internationale, ont utilisé un télescope de la taille d'un continent pour mesurer avec précision la distance jusqu'au tout premier candidat trou noir de masse stellaire, Cygnus X-1, et ont révisé la masse de l'objet compact à 50 % plus lourd que prévu.

Du milieu des années soixante au début des années soixante-dix, alors que les fusées-sondes et les satellites se dirigeaient vers l'orbite et transportaient des compteurs Geiger, les scientifiques ont commencé à remarquer une gamme de sources de rayons X au-dessus de l'atmosphère terrestre, provenant de lieux astronomiques lointains.

Les données de l'un de ces instruments à bord du satellite Uhuru ont révélé quelque chose d'assez intéressant sur une source de rayons X particulière, qui a attiré l'attention des astrophysiciens. Il a montré que tout ce qui dégageait les rayons X fluctuait plusieurs fois par seconde et que l'objet était relativement petit - trop petit en fait (environ 10 5 km de diamètre) pour être l'une des étoiles brillantes qui se trouvaient dans la région. .

Après une inspection et une localisation minutieuses, une supergéante bleue géante s'est avérée remarquablement proche de la source des rayons X, mais ce n'était pas le genre d'objet qui devrait émettre celles-ci rayons X. Au lieu de cela, les scientifiques ont observé les changements Doppler dans le spectre de cette supergéante bleue et ont découvert qu'un objet invisible massif, compact et invisible le tirait dans l'espace sur une orbite assez étroite.

À partir de ces observations Doppler, sa masse a pu être déduite et s'est avérée à l'époque être environ 14 fois la masse du Soleil, coincé dans une région extrêmement petite de l'espace. L'objet était trop massif pour être une étoile à neutrons et sa taille et sa production d'énergie ne correspondaient à aucun modèle d'autres étoiles.

C'était la première fois qu'un candidat trou noir de masse stellaire était observé. Ils l'ont appelé Cygnus X-1.

Jusqu'à ce point, les trous noirs étaient restés le produit de la relativité générale (GR) d'Einstein, un résultat d'équations théoriques qui décrivent la gravité, et en particulier, qu'arriverait-il à l'espace-temps si vous introduisiez suffisamment de matière dans un espace suffisamment petit.

À tel point qu'un célèbre pari scientifique entre les physiciens Stephen Hawking et Kip Thorne a commencé en 1974 sur ce que pourrait être Cygnus X-1 (Thorne a parié que c'était un trou noir, Hawking contre), le pari se terminant dans 1990 lorsque Hawking a cédé et a admis qu'il s'agissait bien d'un trou noir de masse stellaire.

Maintenant, dans un nouvel article publié dans la revue La science, des scientifiques australiens ont travaillé dans le cadre d'une collaboration internationale pour mesurer avec précision la distance jusqu'à Cygnus X-1, et à partir de là, déterminer sa masse avec une plus grande précision - les résultats conduisant les astronomes à remettre en question ce qu'ils savent de ces objets mystérieux.

Les nouvelles données montrent maintenant que ce tout premier candidat trou noir de masse stellaire est beaucoup plus lourd que prévu, pesant 21 fois la masse de notre Soleil, contrairement à ce qui avait été déterminé à l'origine (environ 14 fois la masse de notre Soleil ). Une augmentation de masse d'environ 50%.

À l'aide du Very Long Baseline Array, un radiotélescope de la taille d'un continent composé de 10 paraboles distinctes réparties à travers les États-Unis, l'équipe a utilisé une technique qui tire parti de l'orbite de la Terre autour du Soleil, connue sous le nom de parallaxe.


Détection d'un trou noir supermassif en mouvement

Des chercheurs du Center for Astrophysics / Harvard & Smithsonian ont identifié le cas le plus clair à ce jour d'un trou noir supermassif en mouvement, qu'ils publient dans l'Astrophysical Journal. Les scientifiques ont longtemps théorisé que les trous noirs supermassifs peuvent parcourir l'espace, mais les attraper en flagrant délit s'est avéré difficile.

"Nous ne nous attendons pas à ce que la plupart des trous noirs supermassifs bougent, ils se contentent généralement de rester assis", a déclaré Dominic Pesce, l'astronome qui a dirigé l'étude, dans un communiqué. « Ils sont si lourds qu'il est difficile de les faire fonctionner. Considérez combien il est plus difficile de taper dans une boule de bowling en mouvement que de taper dans un ballon de football, en réalisant que dans ce cas, la ‘boule de bowling’ est plusieurs millions de fois la masse de notre Soleil. Cela nécessitera un coup de pied assez puissant. ”

Pesce et ses collaborateurs ont travaillé pour observer cet événement rare au cours des cinq dernières années en comparant les vitesses des trous noirs supermassifs et des galaxies. « Nous nous demandons : les vitesses des trous noirs sont-elles les mêmes que les vitesses des galaxies dans lesquelles ils résident ? Expliquez. “Nous espérons qu'ils auront la même vitesse. Sinon, cela implique que le trou noir a été perturbé.”

Pour leur recherche, l'équipe a d'abord examiné 10 galaxies lointaines et les trous noirs supermassifs à leur cœur. Ils ont spécifiquement étudié les trous noirs qui contenaient de l'eau dans leurs disques d'accrétion, les structures en spirale qui tournent dans le trou noir.

Lorsque l'eau orbite autour du trou noir, elle produit un faisceau de lumière radio semblable à un laser, connu sous le nom de maser. Lorsqu'il est étudié avec un réseau combiné d'antennes radio utilisant une technique connue sous le nom d'interférométrie à très longue base (VLBI), les masers peuvent aider à mesurer très précisément la vitesse d'un trou noir, dit Pesce. La technique a aidé l'équipe à déterminer que neuf des 10 trous noirs supermassifs étaient au repos, mais un s'est démarqué et semblait être en mouvement.

Situé à 230 millions d'années-lumière de la Terre, le trou noir est au centre d'une galaxie appelée J0437 + 2456. Sa masse est environ trois millions de fois celle de notre Soleil. En utilisant des observations de suivi avec les observatoires d'Arecibo et Gemini, l'équipe a maintenant confirmé ses premiers résultats. Le trou noir supermassif se déplace à une vitesse d'environ 177 000 kilomètres par heure dans la galaxie J0437 + 2456.

Mais la cause du mouvement est inconnue. L'équipe soupçonne qu'il y a deux possibilités. “Nous examinons peut-être les conséquences de la fusion de deux trous noirs supermassifs“dit Jim Condon, un radioastronome de l'Observatoire national de radioastronomie qui a participé à l'étude.” Le résultat d'une telle fusion peut faire reculer le trou noir nouveau-né, et nous pouvons le regarder en train de s'éloigner ou en se stabilisant à nouveau. Mais il existe une autre possibilité, peut-être encore plus excitante : le trou noir peut faire partie d'un système binaire.

"Malgré toutes les attentes selon lesquelles ils devraient vraiment être là en abondance, les scientifiques ont eu du mal à identifier des exemples clairs de trous noirs supermassifs binaires", explique Pesce. “Ce que nous pourrions voir dans la galaxie J0437 + 2456 est l'un des trous noirs de cette paire, et l'autre reste caché de nos observations radio en raison de son absence d'émission maser. "En fin de compte, cependant, davantage d'observations seront nécessaires pour déterminer la véritable cause du mouvement inhabituel de ce trou noir supermassif.


Des chercheurs de l'IIT Bombay, Gandhinagar, aident à détecter le trou noir le plus lourd et le plus éloigné

L'image est utilisée à des fins de représentation seulement. (Getty Images)

MUMBAI : La détection des plus lourds et des plus

jusqu'à présent par une équipe de chercheurs de

et IIT-Gandhinagar, bien que déroutant pour la communauté scientifique, peut ouvrir diverses possibilités dans l'étude des ondes gravitationnelles.

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Les trous noirs se forment lorsqu'une étoile massive s'effondre et meurt. Lorsque deux trous noirs d'un système binaire sont en orbite, ils émettent des ondes gravitationnelles et perdent de l'énergie. Lorsqu'ils se rapprochent l'un de l'autre, ils entrent en collision, ce qui entraîne un grand

signal. Les scientifiques de ces deux instituts ont détecté ce signal provenant de la collision de deux trous noirs massifs à l'aide des données du Laser Interferometer Gravitational wave Observatory (LIGO) aux États-Unis et du détecteur VIRGO en Italie, dans le cadre du programme international

Collaboration scientifique LIGO

, comprenant plus de 15 pays.

La collision s'est produite il y a environ 17,5 milliards d'années-lumière, et les signaux ont voyagé jusqu'à la Terre et ont été détectés le 21 mai 2019. « Il nous a fallu un an pour comprendre et étudier les données et exclure les faux signaux », a déclaré Anand Sengupta, de la département de physique de l'IIT-Gandhinagar. L'onde gravitationnelle détectée par les chercheurs a été nommée GW190521 et proviendrait de la formation de ce que les théoriciens appellent un trou noir de masse intermédiaire. Les résultats de leurs découvertes ont été publiés dans Physical Review Letters et

Le Journal d'Astrophysique

Les trous noirs sont classés en trois types, a expliqué Archana Pai, chercheur du département de physique de l'IIT-Bombay. "Le trou noir de masse stellaire, qui a moins de 100 masses solaires (une masse solaire est la masse de notre soleil), les trous noirs supermassifs, ceux qui pèsent 10 lakh de masse solaire et plus et le troisième était le trou noir de masse intermédiaire - qui se situe entre ces deux. Ce trou noir particulier de 142 masses solaires est le résultat d'une collision entre deux trous noirs pesant 85 et 66 masses solaires, ce qui est en soi un événement intéressant dans l'astronomie des ondes gravitationnelles en raison du reste du trou noir de masse intermédiaire, a déclaré Pai. Alors que des collisions de trous noirs ont été détectées plus tôt par les détecteurs LIGO et Virgo, une collision aussi massive et de cet âge n'a jamais été vue, a-t-elle déclaré.

"Les découvertes de ce système de trous noirs massifs ont ouvert de nouvelles questions sur la formation de ces trous noirs massifs, ce qui pourrait probablement être le point culminant de la collision de trous noirs de masse stellaire plus petits", a déclaré Pai. « Les trous noirs de masse intermédiaire sont considérés comme des blocs de construction de trous noirs super massifs. C'est aussi un pas en avant dans l'étude des trous noirs super massifs », a-t-elle ajouté. Pai était accompagnée dans ses recherches par son doctorant Koustav Chandra.

Plus le système est lourd, plus sa durée dans la bande passante sensible du détecteur LIGO est courte, ce qui rend plus difficile l'étude de tels signaux, a déclaré Sengupta. « Ces systèmes sont loin de nous et donc les signaux sont très faibles. Nous devons utiliser différentes techniques pour passer au peigne fin les données et les comparer avec les modèles théoriques de trous noirs que nous connaissons. Il nous a fallu un an pour confirmer nos conclusions », a déclaré Sengupta.

Il a déclaré que les contributions de base à leurs recherches provenaient des riches contributions de l'équipe LIGO India de différents instituts du pays, notamment IUCAA Pune, IISER Kolkata, Pune, ICTS Bengaluru, TIFR Mumbai, etc. Sengupta a déclaré que ce qui est passionnant, c'est le détection du premier trou noir de masse intermédiaire, qui ont été déduits dans d'autres observations optiques, mais pas par détection d'ondes gravitationnelles. Il s'agit d'une percée majeure dans les observations astrophysiques, a-t-il ajouté.


7 réponses 7

Je vais regarder au-delà des objections concernant les trous noirs, leur explosion, la mort des protons, l'âge de l'univers. Toutes les objections valables oui oui, toutes vraies.

Je retiens de l'OP qu'il veut que son peuple puisse regarder une très grande explosion qui s'est produite à proximité dans un passé très lointain.

Ils pourraient utiliser un miroir temporel de gravité.

À l'aide d'un télescope très puissant, nous pouvions regarder juste au bord d'un trou noir où un chemin lumineux faisait 180 degrés autour du trou noir en raison de l'effet de fronde de la gravitation. Si le trou noir était, disons, à 1000 années-lumière de nous, nous nous regarderions il y a 2000 ans, un miroir gravitationnel vers le passé. — BruceRH90, 03 déc. 2004

Pour visualiser votre ancienne explosion, vous auriez besoin d'identifier un objet très massif et très éloigné, et vous auriez besoin de télescopes très précis pour visualiser juste la lumière qui avait été courbée en épingle à cheveux autour de cet objet. Si la distance est correcte, vous devriez voir l'objet d'intérêt avant qu'il n'explose. Continuer de regarder.

Le problème avec les énormes trous noirs est qu'au moment où l'on est même à moitié évaporé, toutes les étoiles de l'univers se sont éteintes, tout le gaz a formé des planètes, des étoiles et des galaxies et s'est éteint. Tout sera froid, sombre et rien de plus qu'un nuage en constante expansion. Nous parlons de milliards et de milliards d'années.

Et dans cet univers sombre, seuls les trous noirs émettraient encore de l'énergie. Ainsi, au moment où ces trous noirs se seront évaporés avec une explosion relativement petite de "juste" une bombe nucléaire d'une valeur d'énergie (par rapport au soleil presque rien), il ne restera plus rien pour votre civilisation.

Mais c'est votre univers. On pourrait dire que l'univers commence à rétrécir à un moment donné (son expansion s'est accélérée de manière inattendue, il pourrait donc également rétrécir de manière inattendue) et/ou qu'un nouvel événement de type big-bang a réensemencé l'univers avec de l'énergie.

Bien que l'énergie du trou noir puisse voyager à la vitesse de la lumière, elle pourrait toujours laisser une empreinte sur l'univers que votre espèce pourrait détecter. Après tout, nous faisons de même pour le Big Bang pour voir les points chauds et froids et avoir une idée de ce à quoi il ressemblait : https://images.app.goo.gl/6UN2MVUxxPxnZhSc9

  1. On ne peut pas voir un trou noir, du fait même qu'il est noir, c'est-à-dire qu'il n'émet aucun rayonnement. Nous ne pouvons voir un trou noir que par les effets qu'il a sur la matière environnante, comme la perturbation gravitationnelle et l'émission de rayonnement de la matière qui y tombe.
  2. Ce rayonnement voyage à la vitesse de la lumière, donc aucune civilisation ne pourrait jamais atteindre ce rayonnement une fois qu'il a été émis.
  3. Dans notre compréhension actuelle de l'univers, le temps a commencé avec le big bang. Donc demander ce qu'il y avait avant le big bang n'a aucun sens, car il n'y en avait pas avant. Idem pour cet univers.

Existe-t-il un moyen pour une civilisation d'une galaxie formée à partir des restes explosés d'un énorme trou noir super massif de voir ce trou noir avant qu'il n'explose ?

C'est une idée intéressante, mais malheureusement les périodes ne correspondent pas.

On s'attend à ce que la dernière naine rouge (le type de corps stellaire vivant le plus longtemps que nous connaissions) meurt autour de

100 000 milliards (1 x 10 14 ) ans à partir de maintenant.

Les trous noirs ne commenceront à s'évaporer que lorsque l'entrée du rayonnement de fond de micro-ondes cosmique commencera à se perdre au profit du rayonnement de Hawking - dans environ un novemdécillion (1 x 10 60 ) d'années, à quelques milliers de milliards de milliards de milliards d'années.

Cela dit, peut-être qu'un pont Einstein-Rosen pourrait vous aider dans votre concept ? La définition théorique des trous de ver permet non seulement de connecter des points dans l'espace, mais aussi dans temps.


'Mégastructure extraterrestre géante trouvée dans l'espace' : qu'est-ce qu'une sphère de Dyson, et qu'avons-nous pu trouver d'autre ?

Les scientifiques ont dit que l'énorme groupe d'objets était si étrange qu'ils n'avaient que très peu d'idée de ce que c'était. Et certains ont émis l'hypothèse qu'il pourrait s'agir d'un essaim de mégastructures construites par des extraterrestres, tandis que d'autres disent qu'il pourrait s'agir de l'un des plus gros nuages ​​de poussière spatiale jamais vus.

Les rapports proviennent de découvertes sur une étoile nommée KIC 8462852, qui a été observée par le télescope spatial Kepler, qui recherche d'autres planètes comme la nôtre. Il voit les planètes en surveillant les variations de la lumière qui seraient vues lorsqu'elles croisent leur étoile - mais quand il a repéré la lumière de la nouvelle étoile, les données ne semblaient pas indiquer quelque chose en forme de planète.

Conseillé

S'il s'agit d'une mégastructure extraterrestre, alors la raison la plus probable de sa construction serait de construire une sphère Dyson - une énorme structure en forme de coque qui s'asseoirait entièrement autour d'une étoile, collectant toute l'énergie qui en sort.

L'idée d'une sphère Dyson a commencé comme une expérience de pensée, basée sur l'idée que les civilisations technologiques cherchent progressivement à exploiter plus d'énergie. La fin ultime de ce processus progressif serait de chercher à exploiter toute l'énergie de son soleil – et la meilleure façon de le faire serait de construire une énorme sphère autour de l'étoile, en la collectant via une forme avancée de panneau solaire ou similaire.

Certains ont souligné que toute sphère Dyson possible autour de l'étoile KIC 8462852 doit être jusqu'à présent incomplète - elle laisse toujours passer la lumière, ce qui est la seule façon pour nous de la voir. Mais il se pourrait en fait qu'il ait déjà été achevé, puisque l'étoile est à 1400 années-lumière et que nos informations actuelles à son sujet datent de plusieurs centaines d'années.

L'échelle de Kardashev est un moyen de mesurer l'avancement technologique d'une certaine civilisation. Il est basé sur l'idée qu'à mesure que les civilisations deviennent de plus en plus - d'abord, elles vont collecter de l'énergie de leur planète, puis de leur étoile et finalement de leur galaxie.

La sphère de Dyson serait un exemple de la manière dont une telle civilisation pourrait collecter l'énergie de son étoile.

La sphère de Dyson porte le nom de Freeman Dyson, un physicien théoricien qui a popularisé l'idée mais a déclaré qu'il souhaitait qu'elle n'ait pas son nom.


Anciens trous noirs

Le quasar nouvellement découvert abrite un trou noir qui se développait à un rythme inhabituellement rapide. Le trou noir est environ 300 millions de fois plus massif que le Soleil et consomme le gaz environnant à un rythme alarmant.

"Le trou noir consomme de la matière très rapidement, augmentant en masse à l'un des taux les plus élevés jamais observés", a déclaré Chiara Mazzucchelli, membre de l'ESO au Chili et auteur principal de l'étude, dans un communiqué.

Les scientifiques à l'origine de la découverte pensent que le trou noir se développe à cette vitesse est dû à la matière émise par le quasar. Les jets peuvent perturber le gaz autour du trou noir, ce qui permet au trou noir d'avaler plus facilement les matériaux environnants et de grossir.

Pourquoi est-ce important -La découverte du quasar et du trou noir qui l'accompagne donne aux scientifiques un aperçu de la façon dont les trous noirs atteignent leur taille massive si tôt dans l'univers, dans un laps de temps si court après le Big Bang.

On pense également que les quasars sont parmi les premières sources de lumière qui ont réionisé l'univers. Alors que l'univers primitif s'est refroidi après le Big Bang, le cosmos était opaque en raison de la présence d'hydrogène neutre dans tout l'univers. Quelque chose a fait basculer l'hydrogène neutre dans un état ionisé, rendant le vide interstellaire transparent. Connaître le processus par lequel l'univers a été réionisé aide les scientifiques à reconstruire les premières années de l'univers.

Cette galaxie est particulièrement importante car c'est l'une des plus anciennes grandes galaxies découvertes dans l'univers primitif et les galaxies pourraient être à l'origine de la réinoisation du cosmos.

Et après - Les astronomes espèrent trouver plus de ces quasars lointains afin d'analyser la relation qu'ils entretiennent avec leurs compagnons de trou noir et comprendre comment ces bêtes cosmiques se forment et grandissent dans l'univers.

"Je trouve très excitant de découvrir de "nouveaux" trous noirs pour la première fois et de fournir un élément de plus pour comprendre l'univers primordial, d'où nous venons, et finalement nous-mêmes", a déclaré Mazzucchelli.

3 × 10 8 M et est l'un des quasars d'accrétion les plus rapides, compatible avec l'accrétion super-Eddington. La région ionisée autour du quasar est parmi les plus grandes mesurées à ces redshifts, impliquant une phase active plus longue que la durée de vie moyenne du z 6 population de quasars. D'après les données d'archives, il est prouvé que son émission à 1,4 GHz a diminué d'un facteur de deux au cours des deux dernières décennies. Le spectre radio du quasar entre 1,4 et 3,0 GHz est raide (α = −1.31). En supposant la pente radio mesurée et en extrapolant à la trame de repos de 5 GHz, le quasar a un paramètre de sonie radio R2500

90. Une deuxième source radio à forte pente (α = -0,83) d'une luminosité comparable au quasar n'est qu'à 231 (

120 kpc à z = 6,82 probabilité de projection <2%), mais ne montre aucune contrepartie optique ou proche infrarouge. Un suivi supplémentaire est nécessaire pour établir si ces deux sources sont physiquement associées.


Demandez à Ethan : combien de trous noirs y a-t-il dans l'univers ?

Bien que nous ayons vu des trous noirs fusionner directement à trois reprises dans l'Univers, nous en connaissons beaucoup. [+] d'autres existent. Voici où ils doivent être.

LIGO/Caltech/MIT/État de Sonoma (Aurore Simonnet)

Pour la troisième fois dans l'histoire, nous avons directement détecté une signature indubitable des trous noirs : les ondes gravitationnelles résultant de leur fusion. Combinez cela avec ce que nous savons des orbites stellaires autour du centre galactique, des observations par rayons X et radio d'autres galaxies, et des mesures de chute/vitesse de gaz, et la preuve de trous noirs dans une variété de situations est indéniable. Mais y a-t-il suffisamment d'informations, provenant de ces sources et d'autres, pour nous apprendre ce qu'est vraiment le nombre et la distribution des trous noirs dans l'Univers ? C'est le sujet de Ask Ethan de cette semaine, comme l'interroge John Methot :

L'événement LIGO le plus récent m'a fait me demander combien de trous noirs sont nombreux, et cela m'a fait me demander à quoi ressemblerait le ciel si nous pouvions les voir (et, pour plus de clarté, voir *seulement* les trous noirs). quelle est la distribution spatiale et d'intensité des trous noirs par rapport à la distribution des étoiles visibles ?

Votre premier réflexe pourrait être d'opter pour des observations directes, et c'est un bon début.

Une carte de l'exposition à 7 millions de secondes du Chandra Deep Field-South. Cette région en montre des centaines. [+] de trous noirs supermassifs, chacun dans une galaxie bien au-delà de la nôtre.

NASA/CXC/B. Luo et al., 2017, ApJS, 228, 2

Notre meilleur télescope à rayons X est toujours l'observatoire à rayons X Chandra. Depuis son emplacement sur l'orbite terrestre, il est capable d'identifier même des photons uniques provenant de sources de rayons X distantes. En prenant une image en champ profond d'une région importante du ciel, il a pu identifier littéralement des centaines de sources ponctuelles de rayons X, dont chacune correspond à une galaxie lointaine au-delà de la nôtre. Sur la base du spectre d'énergie des photons reçus, ce que nous voyons est la preuve de trous noirs supermassifs au centre de chaque galaxie.

Mais aussi incroyable que soit cette découverte, il y a bien plus qu'un seul énorme trou noir par galaxie. Bien sûr, chaque galaxie, en moyenne, en a au moins une qui représente des millions voire des milliards de masses solaires, mais il y a tellement plus.

Les masses de systèmes de trous noirs binaires connus, y compris les trois fusions vérifiées et une fusion . [+] candidat venant de LIGO.

LIGO/Caltech/État de Sonoma (Aurore Simonnet)

LIGO a récemment annoncé sa troisième détection directe d'un signal d'onde gravitationnelle robuste provenant de la fusion de trous noirs binaires, nous enseignant que ces systèmes sont communs dans tout l'Univers. Nous n'avons pas assez de statistiques pour proposer une estimation numérique, car les barres d'erreur sont trop grandes. Mais si vous considérez la gamme actuelle de LIGO et le fait qu'il trouve un signal une fois tous les deux mois (en moyenne), nous pouvons dire sans risque qu'il y a au moins des dizaines de systèmes comme celui-ci dans chaque galaxie de la taille de la Voie lactée que nous pouvons sonder.

La gamme Advanced LIGO et sa capacité à détecter les trous noirs en fusion.

Collaboration LIGO / Amber Stuver / Richard Powell / Atlas de l'Univers

De plus, nos données de rayons X nous montrent qu'il existe de nombreux binaires de trous noirs de faible masse, peut-être aussi beaucoup plus que ces binaires de masse élevée auxquels LIGO est plus sensible. Et cela ne compte même pas les données indiquant l'existence de trous noirs qui ne sont pas dans des systèmes binaires serrés, ce qui est susceptible d'être la grande majorité. S'il existe des dizaines de binaires de trous noirs de moyenne à élevée (10-100 masse solaire) dans notre galaxie, il existe des centaines de binaires de trous noirs de faible (3-15 masse solaire) et au moins des milliers de binaires isolés (non binaires). ) trous noirs de masse stellaire.

En mettant l'accent sur "au moins" dans ce cas.

Parce que les trous noirs sont incroyablement difficiles à détecter. En l'état, nous ne pouvons vraiment voir que les plus actifs, les plus massifs et les plus extrêmement situés. Les trous noirs qui s'inspirent et fusionnent sont fantastiques, mais ces configurations devraient être cosmologiquement rares. Ceux qui sont vus par Chandra ne sont que les plus massifs et les plus actifs, mais la plupart des trous noirs ne représentent pas des millions à des milliards de masses solaires, et la plupart de ceux qui sont aussi gros ne sont pas actifs actuellement. En ce qui concerne les trous noirs que nous voyons réellement, nous nous attendons à ce qu'ils ne représentent qu'une infime fraction de ce qui existe réellement, malgré le caractère spectaculaire de ce que nous voyons réellement.

What we perceive as a gamma ray burst may have its origin in merging neutron stars, which expel . [+] matter into the Universe, creating the heaviest elements known, but also give rise to a black hole in the end.

But we do have a way to arrive at a quality estimate to the number and distribution of black holes: we know how black holes are formed. We know how to make them from young and massive stars that go supernovae, from neutron stars that accrete or merge, and from direct collapse. And while the optical signatures of black hole creation are ambiguous, we've seen enough of stars, stellar death, cataclysmic events, and star formation over the Universe's history to be able to come up with exactly the numbers that we're seeking.

A supernova remnant arising from a massive star leaves a collapsed object behind: either a black . [+] hole or a neutron star, the latter of which may form a black hole under the right circumstances in the future.

NASA / Chandra X-ray Observatory

These three ways to make black holes are all rooted, if we trace things all the way back, to massive star-forming regions. In order to get a:

  1. Supernova, you need a star that's at least 8-10 times the mass of the Sun. Stars greater than about 20-40 solar masses will give you a black hole stars less than that will give you a neutron star.
  2. Neutron star merger or accretion to a black hole, you need either two neutron stars inspiraling or randomly colliding, or a neutron star siphoning mass off of a companion star to cross a threshold (around 2.5-3 solar masses) to become a black hole.
  3. Direct collapse black hole, you need enough material in one place to form a star

The visible/near-IR photos from Hubble show a massive star, about 25 times the mass of the Sun, that . [+] has winked out of existence, with no supernova or other explanation. Direct collapse is the only reasonable candidate explanation.

In our neighborhood, we can measure, of all the stars that form, how many of them are of the right mass to potentially lead to the formation of a black hole. What we find is that only about 0.1-0.2% of all stars nearby have enough mass to even have a supernova, with the vast majority forming neutron stars. Around half of the systems that form are binary systems, though, and most of the binaries that we've found have stars that are of comparable masses to one another. In other words, most of the 400 billion stars that have formed in our galaxy will never make a black hole.

The (modern) Morgan–Keenan spectral classification system, with the temperature range of each star . [+] class shown above it, in kelvin. The overwhelming majority (75%) of stars today are M-class stars, with only 1-in-800 being massive enough for a supernova.

Wikimedia Commons user LucasVB, additions by E. Siegel

But that's okay, because a few of them will. More importantly, however, a great many more likely did, albeit in the distant past. Whenever you form stars, you get a distribution of their masses: you get a few high-mass stars, many more intermediate-mass stars, and a very large number of low-mass stars. It's so severe that the lowest-mass class of stars, M-class (red dwarf) stars, which are just 8-40% the mass of the Sun, make up 3 out of every 4 stars in our vicinity. In many new star clusters, you only get a handful of high mass stars: the stars that can go supernova. But in the past, the galaxy had star-forming regions that were much larger and rich in mass than the ones the Milky Way has today.

The largest stellar nursery in the local group, 30 Doradus in the Tarantula Nebula, has the most . [+] massive stars thus far known to humanity. Hundreds of them will someday (in the next few million years) become black holes.

NASA, ESA, F. Paresce (INAF-IASF, Bologna, Italy), R. O'Connell (University of Virginia, Charlottesville), and the Wide Field Camera 3 Science Oversight Committee

Above, you can see 30 Doradus, the largest star-forming region in the local group, with a mass of about 400,000 Suns. Within this region, there are thousands of hot, very blue stars, of which hundreds will likely go supernova. Somewhere between 10-30% of these will result in black holes, with the rest becoming neutron stars. If we consider that:

  • our galaxy had many regions like this in the past,
  • the largest star-forming regions have been concentrated along spiral arms and towards the galactic center,
  • and that where we see pulsars (neutron star remnants) and gamma-ray sources today, there are likely black holes, too,

we can come up with a map and an interpretation for where the black holes are.

NASA's Fermi Satellite has constructed the highest resolution, high-energy map of the Universe ever . [+] created. The map of the galaxy's black holes will likely trace the emissions seen here with a little more scatter, and resolved into millions of individual point sources.

NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration

This is the Fermi all-sky map of gamma-ray point sources in the sky. It's a lot like the star map of our galaxy, except it strongly highlights the galactic disk. In addition, older sources fade away from gamma rays, so these are the recently-formed point sources.

Compared to this map, a map of black holes would appear:

  • More concentrated towards the galactic center,
  • Slightly more dispersed in width,
  • Containing a galactic bulge,
  • And would consist of somewhere around 100 million objects, give-or-take an order of magnitude.

If you created a hybrid of the Fermi map (above) and the COBE (infrared) map of the galaxy, below, you'd get a qualitative picture of where our galaxy's black holes were located.

The galaxy as seen in infrared from COBE. Although this map shows stars, black holes will follow a . [+] similar distribution, albeit more compressed in the galactic plane and more centralized towards the bulge.

Black holes are real, they're common, and the vast majority of them are quiet and difficult to detect today. The Universe has been around for a long time, and while we see a very large number of stars today, most of the very high-mass ones that ever existed — far more than 95% of them — died long ago. Where did they go? About a quarter of them have become black holes, and the millions upon millions of long-ago stars that did still lurk within our galaxy, with most galaxies exhibiting approximately the same ratio ours has.

A black hole more than a billion times the mass of the Sun powers the X-ray jet at the center of . [+] M87, but perhaps a billion other black holes exist in the galaxy. The density will be preferentially clustered towards the galactic center.

Elliptical galaxies will have their black holes in an elliptical swarm, clustered around the galactic center, similar to where stars are seen. Many black holes will migrate, over time, to the gravitational well at the center of a galaxy due to a process known as mass segregation, which is likely how supermassive black holes get so supermassive. But we don't have the direct evidence for this full picture at present until we have a way to image quiet black holes directly, we will never know for sure. Based on what we do know, however, this is the best picture we can construct. It's consistent, it's compelling, and all the indirect evidence points to this being the case.

The absorption of the millimetre-wavelength light emitted by electrons whizzing around powerful . [+] magnetic fields generated by the galaxy's supermassive black hole lead to the dark spot at this galaxy's center. The shadow indicates that cold clouds of molecular gas are raining in on the black hole.

NASA/ESA & Hubble (blue), ALMA (red)

In the absence of direct imaging, this is the best science can hope to do, and it tells us something remarkable: for every thousand stars we see today, there's approximately one black hole, on average, out there too, preferentially clustered in the denser regions of space. That's a pretty good answer for something that's almost completely invisible!