armageddons ou poules prodigues ?

Présentation au sujet: "armageddons ou poules prodigues ?"— Transcription de la présentation:

1 armageddons ou poules prodigues ?
Guy CHOLLET avec La Commission Cosmologie de la S.A.F. & l’Observatoire de Rouen présente : Les Trous Noirs : armageddons ou poules prodigues ? 24/03/2017

2 Le mot Armageddon est généralement employé au singulier car
il est synonyme de « catastrophe finale ». Son origine remonte à l’an 609 av. J.C. Cette année là, le roi juif Josias du royaume de Juda, fut défait et tué sur la colline fortifiée de Megiddo (ou Har Megiddo) par le pharaon Nékao II. Il est moins utilisé en régions catholiques que dans les pays qui lisent couramment la Bible. Ainsi, sous ce titre, en 1998 et aux USA, Michael Bay réalisa un film catastrophe dans lequel la Terre entière était menacée de destruction par un gros astéroïde ... S ’agissant d’astronomie et de rencontres fortuites nous avons donc retenu ce mot court plutôt que celui de « monstres voraces ». 24/03/2017

3 Introduction Pas plus aujourd'hui qu’hier, nous estimons qu’il ne peut être question de dire « comment l’Univers est apparu ». Nous pouvons simplement exposer les différentes phases de la prise de conscience humaine … Et faire le point des connaissances actuelles, afin de satisfaire notre curiosité de chaque jour. 24/03/2017

4 Les cieux pour les mortels sont un livre entrouvert, Ligne à ligne à leurs yeux par la nature offert ; Chaque siècle avec peine en déchiffre une page, Et dit : “ ici finit ce magnifique ouvrage ! ” Mais sans cesse le doigt du céleste écrivain Tourne un feuillet de plus de ce livre divin, Et l’œil voit, ébloui par ces brillants mystères, Etinceler sans fin de plus beaux caractères Alphonse de Lamartine (Les Harmonies Poétiques et Religieuses) 24/03/2017

5 LA TERRE ETAIT PLATE, petite et de création récente.
Résumé historique ***** Pour les Anciens : LA TERRE ETAIT PLATE, petite et de création récente. 1) Il n’y avait pas d’évolution et tout fut créé d’un coup. 2) La Terre fut créée dans l’intérêt des hommes : - le Paradis est très au dessus de sa surface ; - l’Enfer est au-dessous des lieux où nous vivons. 3) Durant la nuit le Soleil éclaire l’Enfer. Notre monde est entouré d’eau et, le niveau de ces eaux restant constant, il existe des cataractes aux limites de l’océan périphérique. 4) Tous les astres du ciel tournent autour de la Terre. 5) L’Univers se limite à cette petite Terre plate. 24/03/2017

6 L’évolution des concepts
Durant la période historique (depuis 2 à 3000 ans avant notre ère) Suite aux récits des marins et des caravaniers 1) La Terre devient sphérique car il fallut expliquer : - pour un même jour, les variations de l’ensoleillement local observé ; - l’apparition et la disparition locale de certaines constellations ; - le fait, qu’à grande distance, on ne voit pas la base des objets. 2) On commence à connaître ses dimensions OFFICIELLEMENT, environ 200 ans avant notre ère, Eratosthène réalisa la première mesure méridienne. Il est relaté que : « Après avoir arrondi des comptages de pas (de dromadaires), afin de faciliter les calculs ultérieurs, il retint le nombre fort remarquable de stades » et obtint (très probablement, avec nos actuelles unités) : 39700 km contre km pour la vraie valeur ! Cette mesure n’est donc pas " une première" . En effet, dès le début des Jeux Olympiques, en ~776, le " Stade" était déjà défini. 24/03/2017

7 24/03/2017

8 La période moderne (pour nous à partir de l’an 1500 de notre ère)
Après les travaux de Copernic ( ), Galilée ( ), Kepler ( ) et Newton ( ) 1) La Terre tourne autour du Soleil et cesse d’être l’Eden attribué à l’Homme par un Dieu tout puissant. 2) L’Univers s’agrandit ; suite à l’Attraction Universelle, il ne peut plus être qu’infini ou fini mais en rotation. 3) Le temps et l’espace deviennent des valeurs absolues indépendantes ; seul Leibniz apporte quelques nuances en distinguant les « monades » (substances simples et actives) des « principes » qui en permettent l’assemblage. 4) La Création est continue, (sauf pour Leibniz) : ni le temps ni l’espace ne peuvent avoir d’origine précise. MAIS : 24/03/2017

9 il y a l’ IMPORTANCE DES GENESES REVELEES :
***** Si nous nous limitons à la civilisation occidentale : - l’Univers fut créé en six jours ; - en 1861 Edouard Lartet, découvreur du premier singe fossile d’Europe, s’insurgeait encore « contre les faiseurs de systèmes chronologiques se référant à la Bible » et, présentement, certains Créationnistes s’opposent toujours à l’Evolution ! 1) Pour les Juifs : Création du Monde le dimanche 06 octobre ~3761. 2) Pour les Chrétiens : L’archevêque anglican James Ussher ( ) révisa la chronologie traditionnelle et, s’appuyant sur la généalogie d’Abraham, reporta cette Création du Monde au mercredi 26 octobre ~4004. 3) Depuis fin 1951 le pape fait de l’Expansion Universelle : « Le Fiat Lux scientifique de la Création. » 24/03/2017

10 Le grand tournant des XIX & XX me siècles
- Vers 1676, Römer avait estimé la vitesse de la lumière. - Vers 1860 Maxwell émit le concept d’une « vitesse limite » liée à la célérité des ondes électromagnétiques : on le dénia. - Après 1887, suite à l’expérience de Michelson, il apparaît que cette vitesse de la lumière est une constante reliant le temps et l’espace : les principaux concepts de Newton furent condamnés ! Les mathématiciens Lorentz et Poincaré en tirèrent vite les conséquences puis, en 1915, Einstein élabora la Relativité Générale. - Vers 1917 ; De Sitter énonça la possibilité d’un univers sans matière ; et Einstein, ayant voulu un univers « stationnaire, éternel, homogène et limité dans l'espace », dût rajouter à ses équations une « constante cosmologique  L» (lambda) . - Avant 1990, cette constante L , capable de contrarier l’effet de la gravité, fut rejetée par la majorité des théoriciens ... 24/03/2017

11 Un siècle seulement nous sépare de ce schéma !
Fin du XIX me s. : L’UNIVERS CESSE D’ ETRE INFINI Un siècle seulement nous sépare de ce schéma ! PUIS : 24/03/2017

12 - Fait inimaginable : en 1931, Dirac démontra l’existence du
- Fait inimaginable : en 1931, Dirac démontra l’existence du positon ou antiélectron et, par là, d’une « antimatière » ... - De 1940 à 1980 on découvrit que toutes les particules constituant notre monde possèdent leur particule miroir ou « antiparticule » et que la rencontre de ces particules symétriques provoque toujours leur annihilation avec apparition d’énergie. Seuls les photons (émission de la couronne électronique) font exception en constituant leurs propres antiparticules, et les neutrinos (émissions du noyau atomique) peuvent muter en inversant leur spin (rotation). - Malgré ce fait, qui interdit de reconnaître par l’observation directe la véritable nature de deux mondes lointains et totalement séparés, l’antimatière ne fut pas introduite comme composant de notre univers actuel. 24/03/2017

13 De plus, cette adoption se fit en ne tenant aucun compte :
Dès 1934, Gamow affirma que cette théorie de l’Expansion Générale conduirait à la découverte d’un grand rayonnement thermique universel ! En 1964 Penzias et Wilson découvrirent (par hasard) un rayonnement omniprésent témoignant d’une température universelle de 2,73 K . Bien qu’auparavant les principaux défenseurs de la théorie de l’Expansion aient surtout affirmé « qu’il fallait rechercher cette température aux environs de 40 à 50 K » , on adopta ce fait et on rectifia la Théorie afin d’en faire " le modèle standard " servant de référence ! De plus, cette adoption se fit en ne tenant aucun compte : - des données anciennement établies et relatives aux capacités calorifiques de certains gaz à très basse température … - des interactions pouvant exister entre la matière et les rayonnements électromagnétiques (Relativité, Effet Raman) … 24/03/2017

14 Origine : Revue FUSION N°61 Mai / juin 1996 Il y a discontinuité de la courbe de chaleur spécifique de l’hélium aux environs de 2 K 24/03/2017

15 LE MODELE DU BIG BANG *****
Principaux théoriciens : FRIEDMANN, GAMOW, LEMAITRE, SANDAGE et ROBERTSON-WALKER ***** L’Univers est en expansion ; il existe un rayonnement général Cosmologique, parfaitement uniforme et isotrope à 10-5 près (mêmes propriétés physiques dans toutes les directions) . Ce rayonnement est celui d’un corps noir parfait à 2,725 K +- 0,01° L’âge de cet univers est de 13,7 +- 0,2 milliards d’années. La composition initiale en gaz (75% H, 24% 4He, 1% D + 3He + 7Li) s’accorde avec l’existence d’une phase initiale chaude à 3000 K . Les sections de cet univers sont plates (sa courbure est très faible). Cette découverte s’oppose probablement à « l’Univers Chiffonné  » défendu, en particulier, par Jean Pierre LUMINET. 24/03/2017

16 Température : 10 32 °, Energie : 10 19 GeV, Dimension : 10 - 33 cm
La continuité de l’expansion (avec ou sans inflation) implique que, à l’origine des temps, tous les éléments constituant l’Univers étaient confondus. 1) Sur la base des dimensions admises (rayon d’environ 13, années lumière, masse volumique moyenne d’au moins g / cm3) ; la masse minimale de l’Univers connu est de tonnes. 2) Suite aux travaux de Max Planck (mécanique quantique) et de Louis de Broglie (mécanique ondulatoire) ; notre matière étant surtout lacunaire, il faut qu’elle puisse indéfiniment s’effondrer quand elle se transforme en énergie (c’est également l’hypothèse la plus souvent retenue pour l’intérieur des trous noirs) . Suivant le sens du mouvement étudié, on se heurte cependant tour à tour : au passage transitoire par un rayon de Schwarzschild (diapo 28) d’environ al ; au mystérieux « Mur de Planck », cette notion provenant d’une combinaison des valeurs extrêmes, et toujours inaccessibles, actuellement définies par la physique : Température : °, Energie : GeV, Dimension : cm 24/03/2017

17 La logique avait d’abord conduit à supposer un ralentissement progressif de cette expansion universelle. 24/03/2017

18 « on se contente de calculer ce point »
L’observation de nombreuses supernovae lointaines conduit à la conclusion inverse : il y a maintenant une accélération progressive de cette expansion, d’où, si l’on ne souhaite pas introduire une autre conception : - un L lié à la présence d’une constante cosmologique due à « l’énergie du vide » (l’Energie Sombre) ; cette énergie pouvant aussi rendre compte de la « comobilité des galaxies » si chère à de nombreux cosmologistes ; - la nécessité d’un point d’inflexion, l’expansion ayant commencé en une zone de faibles dimensions (dans le cas contraire nous verrions peu de galaxies). Or, AUCUN POINT D’INFLEXION N’EST OBSERVE : « on se contente de calculer ce point » ( sic M. Jérôme MARTIN - IAP) 24/03/2017

19 SCHEMA EN TROIS DIMENSIONS D’UN ESPACE-TEMPS A QUATRE DIMENSIONS
N.A.S.A. SCHEMA EN TROIS DIMENSIONS D’UN ESPACE-TEMPS A QUATRE DIMENSIONS Origine du Temps & de l’Espace 4 à 5 x 10 9 ans : Inflexion calculée RFC observé 24/03/2017 19

20 Suivant sa valeur, cette expansion accélérée
conduirait vers un « Big Chill » (refroidissement) ou un « Big Rip » (déchirure) . 24/03/2017

21 PRINCIPE ENTROPIQUE DE CARNOT
***** Le physicien Sadi Carnot est le fils de Lazare Carnot, éminent ministre des armées de la Révolution puis de Bonaparte et plus connu sous le nom « de Grand Organisateur de la Victoire ». Il posa les bases d’une discipline nouvelle : la thermodynamique. Partant d’un axiome pratique « la conservation de la chaleur », il énonça les grands principes théoriques permettant de concevoir toutes les machines thermiques envisageables. Il constata qu’il y a constamment une dégradation de l’énergie utilisée et définit l’entropie. L’entropie est donc le degré de dégradation de l’énergie d’un système thermodynamique. Son accroissement signifie une augmentation du désordre ou, de l’incertitude concernant ce système. L’évolution n’étant pas réversible, on constate qu’elle ne peut qu’augmenter au cours du temps. En cas d’évolution parfaitement réversible, l’entropie reste nulle. 24/03/2017

22 VIE & EVOLUTION DES ETOILES
***** Plus une étoile est grosse plus son évolution est rapide Masse initiale de l’étoile Masse finale de l’objet Nom Moins de 8 masses solaires 1,4 masse solaire Naine blanche ( taille Terre ) De 8 à 20 masses solaires 1,4 à 2,5 Etoile neutrons ou pulsar Plus de 20 Plus de 2,5 Trou noir probablement « de Kerr » Seul le trou noir (ou astre compact) est immuable 24/03/2017

23 1) La naine blanche explose quand elle atteint ( ou dépasse brusquement) une masse critique d’environ 1, 4 masse solaire. 2) L’étoile à neutrons disparaît, en devenant un trou noir, quand sa masse dépasse 2, 5 masses solaires. On ignore s’il existe vraiment des trous noirs dont la masse est inférieure à cette valeur. ZONE HYPOTHETIQUE 24/03/2017

24 Dessin classique Jet Etoile vampirisée Trou noir On a longtemps mis en doute l’existence des trous noirs dont Laplace fut le précurseur. Initialement, on estimait que, si ces objets existaient vraiment, ils vampirisaient le milieu proche et, accessoirement, émettaient des jets plasmatiques qui se diluaient peu à peu dans l’univers ... 24/03/2017

25 Document ESO VLT Paranal
1992 S2 1998 Document ESO VLT Paranal 2000 2003 Sgr A Les trous noirs existent bien au centre des bulbes galactiques ! Pour notre galaxie, la Voie Lactée, on peut suivre les mouvements orbitaux des étoiles qui sont les plus proches du puissant émetteur SgrA : en 25 ans environ, elles parcourent des orbites elliptiques dont les axes mesurent quelques jours lumière, ce qui est très rapide. Il s’avère que la masse de ces trous noirs centraux dépend de la masse des bulbes galactiques (en moyenne 1/600 pour les galaxies proches ; 1/50 pour les lointaines galaxies dont la masse, déterminée en radio, ne peut pas être précisée avec leurs émissions optiques).

26 Dessin réaliste Trou noir aspirant la matière et les photons des rayonnements électromagnétiques : c’est l’Armageddon. Les lignes de champs magnétiques s’enroulent dans le plan du disque : cette remarque incite à opter plutôt pour des astres obscurs complexes. 24/03/2017

27 Le trou noir de Kerr LE TROU NOIR EST EN ROTATION RAPIDE
L’espace-temps, et tout se qui s’approche de l’objet, s’enroule autour de cet astre compact dont nous ne connaissons que « l’horizon ». La quantité de matière absorbable est limitée par la vitesse périphérique à l’horizon du trou noir ; cette vitesse ne pouvant pas dépasser C. L’excès de matière est donc éjecté sous forme de jets polaires plasmatiques. Cette éjection conduit à une diminution de l’énergie interne du trou noir ; et, la conservation du moment cinétique de cet astre nécessite, à son tour, une contraction de cet objet compact, et / ou, une nouvelle possibilité d’absorption de la matière située à l’extérieur. Par ces jets polaires, il y a donc une régulation énergétique globale.

28 Appelons G la constante de la gravitation universelle ;
M la masse d'un corps et R le rayon d’une orbite, la vitesse de libération depuis ce corps est Pour un trou noir, aussi appelé « astre compact », V= c = vitesse de la lumière, nous obtenons : R c 2 = 2 G M soit, Rayon de Schwarzschild = Nous ne connaissons que « l’horizon » des trous noirs, cependant, leur constituant principal pourrait être quasiment-sphérique : 1) leurs masses volumiques moyennes seraient alors inversement proportionnelles au carré de leur rayon, donc de leur masse. - Or, la plus forte masse volumique sûrement connue est celle d’un fluide neutronique ; - Pour un très gros trou noir, cette masse volumique serait voisine de celle de notre atmosphère.

29 16 p G 2 M 2 2) leur surface extérieure serait S = 4 p Rs2 soit : S =
Elle s’accroît comme le carré de leur masse donc, plus vite qu’elle. Beaucoup de physiciens considèrent que l’entropie des trous noirs croît avec leur surface extérieure : en ce cas, comme tout ce que nous connaissons, ils auraient donc aussi une entropie positive ... D’autres physiciens, considérant qu’il s’agit de trous noirs de Kerr, font remarquer que les horizons ne sont pas sphériques mais assez plats et que nous ignorons totalement le volume réel des contenus : cette surface extérieure pourrait donc être presque deux fois plus faible. De plus, suite à ce que nous venons d’exposer, les interactions électromagnétiques intervenant surtout en périphérie, (sur un cercle) ces astres pourraient avoir une entropie négative ! N’étant pas spécialiste, nous admettrons cette hypothèse, le premier cas interdisant à ces objets de vraiment « recycler » la matière. 16 p G 2 M 2 C 4

30 la « puérile théorie de l’œuf originel » et fit remarquer :
De son côté, Fred Hoyle : - défendit le concept d’une apparition en tous lieux (ou d’un recyclage permanent) de la matière que nous connaissons ; mais, ignorant plus ou moins volontairement les « astres compacts », pouvant seuls créer des discontinuités dans l’Espace-temps et contrarier le « Principe Entropique de Carnot », il en resta à cette hypothèse élémentaire ; - puis, vers 1957, aidé de W. Fowler et des époux Burbidge, démontra que les supernovae créent puis éjectent, dans l’espace, tous les éléments lourds situés au-delà du lithium. Enfin, par dérision, il qualifia de " Big Bang "  la « puérile théorie de l’œuf originel » et fit remarquer : qu’il ne s’agissait que « d’une nouvelle genèse scientifique » ! (Il confirma ainsi l’opinion émise, fin 1951, par Pie XII) Enfin, après avoir respecté le Principe Entropique de Carnot, il n’osa pas s’affranchir de l’Espace en Expansion. 24/03/2017

31 La dualité onde – particule
- Kirchhoff inventa la notion de corps noir. - Planck découvrit que la puissance émise par unité de surface du corps noir, ou exitance énergétique, est une fonction de la température absolue de ce corps et que sa longueur d’onde varie. - Wien montra que l’émission du corps noir passe par un maximum. 24/03/2017

32 La dualité onde-particule ou dualité onde-corpuscule est un principe selon lequel tous les objets de l'univers microscopique présentent simultanément des propriétés d’ondes et de particules. Ce concept fait partie des fondements de la mécanique quantique. Jean-Marc Levy Leblond et Françoise Balibar ont proposé d'utiliser le terme de « quanton » pour parler d'un objet quantique. Un quanton n'est donc ni une onde, ni un corpuscule, mais il peut présenter ces deux aspects selon le principe de complémentarité de Bohr. En 1924, dans sa thèse, Louis de Broglie affirma que toute matière (et pas seulement la lumière) a une nature ondulatoire. Il s’en suit que, si la température de l’émetteur est suffisamment élevée, (ce qui peut être le cas près d’un astre compact), cet objet peut émettre des électrons, des protons et même des neutrons. Les astres compacts pourraient donc « produire de la matière » et, créant un environnement avec une entropie négative, s’opposer localement au principe entropique de Carnot. 24/03/2017

33 Image de la galaxie M 87 et de son jet, en lumière visible
Premier exemple M 87 (NGC 4486) dont le diamètre dépasse les années-lumière, mesure 20% de plus que notre galaxie spirale, la Voie Lactée. M87 est la galaxie dominante de l’amas des galaxies de La Vierge. Située à quelque 54 millions d’années-lumière de nous, elle abrite en son centre un trou noir super-massif émettant un jet de particules de haute énergie. C’est l’un des rares émetteurs dont nous sommes sûrs de la distance . Image de la galaxie M 87 et de son jet, en lumière visible 24/03/2017

34 Document Wikipédia Le jet plasmatique et son panache, dont la nature exacte est encore inconnue, observés en interférométrie, dans M87. L’interférométrie est une technique, inventée par Michelson en Elle consiste à additionner la lumière collectée par plusieurs télescopes. Cela donne des franges d’interférence qu’il convient d’analyser avec un microscope.

35 (Ce fait semble également établi au cœur de M1)
La luminescence des jets est remarquable et la vitesse de propagation des ondes lumineuses y dépasse c ! (Ce fait semble également établi au cœur de M1) 24/03/2017

36 Malgré sa faible distance, ce pourrait-être un quasar.
La magnitude absolue de cette galaxie est de -22. A l’observatoire de Lick, dès 1918, Heber Doust Curtis mit en évidence un jet de particules, long de 214 al, émis par son noyau. Cet objet central super-massif est maintenant estimé à trois milliards de masses solaires. Il en émane également des champs magnétiques et des ondes radio (c’est Virgo A). De plus, le jet manifeste parfois de puissants flashs lumineux dont la nature est totalement inconnue. Cependant à l'opposé des sources g extragalactiques repérées jusqu'ici : – souvent de la classe dite « des blazars » (où les jets plasmiques nous parviennent de face) ; – le jet de M 87 ne pointe pas vers la Terre, (c’est le cas général des quasars), mais est vu sous un angle d'environ 30 degrés. Malgré sa faible distance, ce pourrait-être un quasar. Dans le cas de radiogalaxies : les jets, complètement de profil, peuvent être cachés par des lobes ou des anneaux de poussières. 24/03/2017

37 La violence du phénomène ne laisse aucun doute sur son origine, mais le fait demeure paradoxal : les trous noirs seraient capables d’émettre de la matière dans l’espace, et ce, probablement en quantités beaucoup plus importantes que celle qu’ils absorbent en même temps dans le milieu voisin. La théorie vient d’être vérifiée grâce aux observations de Alan Marscher de l’université de Boston : en observant, pendant plusieurs années, une bouffée de particules progressant le long du jet de BL Lacertae (BL Lac à 900 millions d’années lumière, voir ci-après), il a constaté que l’objet central a émis plus de lumière, de rayons X et de rayons gamma qu’il avait pu attirer de matière dans son voisinage ! D’autre part, en combinant les observations effectuées avec le VLT de l’ESO et le télescope à rayons X Chandra de la NASA, des astronomes ont découvert la paire de jets la plus puissante jamais observée, émise par un trou noir stellaire situé : - à 12 millions d’années lumière de la Terre ; en périphérie de la galaxie spirale NGC 7793. 24/03/2017

38 BL Lacertae ou BL Lac est une galaxie active (AGN)
Deuxième exemple BL Lacertae ou BL Lac est une galaxie active (AGN) à variations très rapides. Découverte par Cuno Hoffmeister en 1929, dans la constellation du Lézard, elle fut d'abord prise pour une étoile variable irrégulière de la Voie Lactée, et reçut un nom de variable : BL Lacertae. En 1968 John Smith à l’observatoire David Dunlap observa qu'il s'agissait d'une radio source, et qu'une galaxie très pâle l'entourait. En 1974, Oke et Gunn ont mesuré son décalage vers le rouge : z = 0,07 ; soit 21 000 km/s par rapport à notre galaxie. Ce qui, en appliquant la relation de Hubble, la placerait à une distance d'environ 900 millions d'années-lumière. Sa magnitude apparente varie entre 14 et 17 sur de courtes périodes. Vu sa distance supposée, sa luminosité est surprenante mais acceptable : magnitudes absolues variant de -23 à -20. Les photos n’apportent aucune information complémentaire. 24/03/2017

39 Troisième exemple Image ESO - NASA Image composite (optique, submillimétrique et X) de la proche galaxie Centaurus A D’importantes nébulosités apparaissent au bout des jets. 24/03/2017

40 Dans ces nébulosités on voit apparaître des flambées d’étoiles.
Centaurus A (ou NGC 5128) est une galaxie lenticulaire située à environ 13,7 millions d’al dans la constellation du Centaure. C’est l’une des radiogalaxies les plus proches. Son noyau, peu visible depuis la Terre, émet deux jets relativistes dont les zones internes se déplacent à environ la moitié de c. Des rayons X sont produits aux extrémités de ces jets, d’une longueur d’environ al, quand ils entrent au contact des nébulosités qui s’y trouvent. Dans ces nébulosités on voit apparaître des flambées d’étoiles. D’autre part, le bulbe de cette galaxie est surtout composé d’étoiles rouges « évoluées » (anciennes) et son disque de « poussières » abrite plus d’une centaine de régions où se forment actuellement des étoiles. Une supernova de type Ia y fut découverte en 1986 (SN1986 G). De plus, Centaurus A est assez proche de M83. Avec les galaxies qui les entourent elles forment deux sous groupes constituant une importante partie du superamas de la Vierge, et ne se déplaçant pas l’un par rapport à l’autre. 24/03/2017

41 Le noyau central pourrait être « une poule prodigue »
Disque complet de Centaurus A vu par le télescope spatial infrarouge Spitzer. On y distingue : - un important noyau très brillant et - un vaste bulbe riche en étoiles « évoluées ». Le noyau central pourrait être « une poule prodigue »

42 Quatrième exemple : le mystère d’une future évolution
La courbe de lumière d'OJ 287 (constellation du Cancer) présente une variation périodique de 11 à 12 ans, avec un double pic de luminosité maximale étroit. Ce type de variation suggère que le moteur du phénomène est un système binaire de trous noirs super-massifs, où un trou noir, d'une masse de 100 millions de masses solaires, orbite autour d'un autre nettement plus massif. La quasi-périodicité des émissions permet de mesurer de la précession de l'orbite du compagnon (39° par orbite) et par conséquent de calculer la masse du trou noir central. Avec une masse de 18 milliards de masses solaires, l’objet central serait donc le trou noir le plus massif que l'on connaisse ! L'orbite perdrait de l'énergie par rayonnement gravitationnel ; on suppose que, pour nous, les deux trous noirs seraient amenés à fusionner dans environ ans … sauf si des émissions de jets provoquent d’importants allègements de ces objets. Distance de Hubble : 3,5 milliards d’années lumière. Magnitude apparente : 14,83 et magnitude absolue : -25,3 ce qui est énorme (+4,8 pour le Soleil, donc 7,9 x Soleils !)

43 Un parsec = 3,26 années lumière. Actuellement, on admet
RAPPELS - 1 ***** Un parsec = 3,26 années lumière. Actuellement, on admet une « constante » de Hubble H0 = 72 km/s par mégaparsec ou de 22 km/s par million d’années lumière. Le décalage spectral Z est tel que : En première approche, la relation de base est c Z = H0 d : Distance d’un objet = d = c Z / H0 mais d ne peut pas dépasser 13,7 x 109 années lumière ! La relation n’est donc linéaire que transitoirement. Application s : - pour BL Lacertae , Z = 0,007 et d = 950 millions d’al ; - pour OJ 287, Z = 0,306 et d = 3,5 milliards d’al. 24/03/2017

44 M = magnitude absolue = luminosité à 10 parsecs de la Terre
RAPPELS - 2 ***** m = magnitude visuelle M = magnitude absolue = luminosité à 10 parsecs de la Terre M = m + 5 – 5 log (d en parsecs) Une magnitude = différence d’intensité lumineuse de 2, 512 Les très grosses étoiles (telle Deneb) ont des magnitudes absolues ne dépassant pas -9 Si l’on concentrait en une galaxie spirale entière en une petite région, sa magnitude absolue ne dépasserait pas les -18 L’application, à OJ 287, des distances de Hubble conduit à lui attribuer une luminosité fantastique ! Est-il vraiment aussi loin ? 24/03/2017

45 Evaluation de la distance des objets
***** Avec la diapo N°43 nous avons défini le classique calcul des distances dites de Hubble. Ce calcul c’effectue en tenant compte : des décalages spectraux observés ; d’un effet Doppler lié à une origine de l’Espace. Il existe au moins deux autres méthodes permettant d’estimer la distance des objets célestes : - la méthode dite « des mesures angulaires », les dimensions apparentes d’un objet dépendant directement de sa distance ; - la méthode dite « des décalages spectraux spécifiques », cette méthode tenant compte successivement de la nature des milieux traversés par les ondes électromagnétiques. En ce cas, il n’y a pas d’origine connue pour l’Espace et deux objets ayant des décalages spectraux différents peuvent être situés à la même distance si leur lumière traverse des milieux de nature différente. L’effet Creil est de cette classe. 24/03/2017

46 EXPANSION ou UNIVERS STATIONNAIRE ?
Pour une vitesse observée, les distances calculées sont très différentes. H EST UNE REALITE ou UNE APPARENCE : Cela influe sur les distances réelles 24/03/2017

47 TOUT PART DES EFFETS COMPTON et RAMAN
RAPPELS - 3 ***** TOUT PART DES EFFETS COMPTON et RAMAN La diffusion Compton est la diffusion d'un photon sur une particule de matière, tel un électron. On appelle effet Compton plus spécifiquement l'augmentation de la longueur d’onde du photon par cette diffusion. Ce phénomène fut observé, une première fois et avec des rayons X, par Arthur Compton en Il obtint le prix Nobel en 1927. 24/03/2017

48 M. Raman obtint, à son tour, le prix Nobel de physique en 1930.
L'effet Raman peut être considéré comme la généralisation de l’effet Compton avec des photons de plus faible énergie. En ce cas il n’y a pas émission d’électrons mais seulement un effet quantique quand ces photons arrivent sur le matériau : ils frappent la matière et continuent leur route, en ayant pris ou cédé un peu d'énergie aux atomes qu'ils ont impactés. Leur énergie ayant changé, ces photons modifient leur longueur d'onde, à la hausse (vers le rouge, décalage Stokes) ou à la baisse (vers le bleu, décalage anti-Stokes) : ils ont subi l'effet Raman. Les observations se font en lumière monochromatique : il y a en ce cas une interaction énergétique et, pour une longueur d’onde donnée, le décalage observé dépend de la matière impactée. Ce fait, très important, permet des analyses chimiques fines ou le contrôle précis des phénomènes induits (lasers en particulier). M. Raman obtint, à son tour, le prix Nobel de physique en 1930. 24/03/2017

49 L’EFFET RAMAN PEUT-IL VARIER ?
OUI : la Diffusion Raman dépend aussi de la nature de la lumière qui impacte la matière étudiée. 1) Une « Diffusion Raman Stimulée Impulsive» (ISRS) se produit, sans seuil d'intensité, quand une impulsion laser suffisamment courte traverse de nombreux types de matière. On note alors de plus forts décalages spectraux qu’avec une émission monochromatique ordinaire. 2) En lumière « blanche » (poly-chromatique) et sur de longs parcours de la lumière, l’interaction cesse d’être purement énergétique. En particulier, dans les longues fibres optiques utilisées pour transmettre des informations sous les océans, on observe des décalages spectraux, dits « cohérents », modifiant uniformément l’ensemble du faisceau de lumière transmis d’un continent à l’autre. La variation relative de fréquence df / f, fonction du milieu traversé, est alors proportionnelle au chemin parcouru et indépendante de la fréquence f. 24/03/2017

50 Que signifie le terme « EFFET CREIL » ?
L’altération de la lumière peut devenir cohérente. Le terme «CREIL » est donc un acronyme , c’est-à-dire un mot constitué par les premières lettres de mots constituant une expression. Il signifie « Coherent Raman Effect on Incoherent Light » soit , en français : « Effet Raman Cohérent agissant sur une Lumière temporellement Incohérente ». En effet, la lumière ordinaire, plus ou moins « blanche », est une succession de trains d’ondes, d’une durée d’environ 10 -9 seconde ; sauf conditions particulières, sur la matière, elle agit donc différemment d’une lumière monochromatique constituée d’impulsions bien plus courtes (souvent quelques femto seconde). 1 femto seconde = seconde En conséquence, on constate que, si les molécules ou les atomes impactés sont suffisamment éloignés les uns des autres, elle peut être assimilée à une courte impulsion. 24/03/2017

51 L ES « V I D ES » Température et pression normales : 3 x 1025 atomes m-3 Ultra-vide (10-13 pres. atmosphérique) : 3 x 1012atomes m-3 (cas de la boucle du LHC de Genève) Milieu interplanétaire (1 U.A.) : ~ 107 atomes m-3 Milieu interstellaire : ~ 106 atomes m-3 Milieu intergalactique : quelques dizaines d’atomes m-3 (valeur supposée non encore vérifiée) 51

52 Exemple de radio-galaxie
24/03/2017

53 Quasar « habillé » et quasar « nu »
Traditionnellement les quasars nous apparaissent entourés d’une importante zone nébuleuse témoignant d’une proche galaxie hôte. On dit qu’il sont « habillés ». Les quasars étant beaucoup plus brillants que les galaxies hôtes, il n’est pas encore possible d’étudier séparément leur décalage spectral et celui de la galaxie qui les entoure vraiment. C’est donc le redshift du quasar qui permet de préciser leur distance ...

54 Cinquième exemple … et sa suite : le grand mystère
Image ESO – VLT – Paranal : la photo, son agrandissement et son interprétation Pierre Magain de l’université de Liège nous transmit cette image, parue dans Nature le 14/09/2005, d’un quasar n’ayant pas de galaxie hôte . Il s’agit de HE D’après les distances de Hubble, ce quasar se situerait à 3 milliards d’al dans la constellation du Burin (Caelum), à proximité d’une zone présentant de nombreuses formations d’étoiles. Malgré ce net absence d’entourage, un jet plasmatique semble le relier à cette zone dont il serait le géniteur ... 24/03/2017

55 A gauche, l'image en lumière visible obtenue par la caméra ACS du télescope spatial Hubble ne révèle aucune trace de galaxie autour du quasar mais une galaxie compagnon très proche. A droite, les contours, délimitant l'intensité de la lumière infrarouge (à 8.9 microns) mesurée par la caméra VISIR au foyer du télescope VLT (Chili), sont superposés sur l'image visible. L'importante émission infrarouge de la galaxie compagnon, située dans la direction du jet du quasar, est le signe d'une importante formation d'étoiles induite par le quasar. Crédit CEA/SAp

56 La traditionnelle image de notre galaxie sur le fond du ciel.
Crédit WMAP Un simple disque : on parle peu des nuages de matière interstellaire et de ce qui peut leur avoir donné naissance ... 24/03/2017

57 Le halo de notre galaxie est bien plus important que ce qui était envisagé : il existe des filaments contenant d’énormes quantités de matière froide (noire). 24/03/2017

58 Satellite GLAST – FERMI
Projet E – ELT de l’ESO ? Projet NASA : le JWST Lancement vers 2015 Diamètre 6,5 m Rayons infrarouges Satellite GLAST – FERMI NASA – ESA - Japon Lancement 11 juin 2008 Etude rayons X et g

59  CONCLUSION Compte tenu des connaissances actuelles ; des observations récentes transmises par les télescopes terrestres et célestes ; des calculs réalisés : nous sommes à la limite des hypothèses et des certitudes. Les trous noirs pourraient être à la fois « monstres voraces », annihilant matière et rayonnements électromagnétiques puis « poules prodigues » par émissions de puissants jets plasmatiques donnant naissance à de nouveaux ensembles stellaires ... Ils n’exploseraient pas mais leurs masses et leurs volumes pourraient varier au cours du temps et de leur environnement. 24/03/2017

60 Le grand livre de l’Univers Continue de nous faire rêver ;
Dès qu’une page est bien tournée, Nous pensons percer le mystère ! Mais il n’a pas tout dévoilé ; Eveillant la curiosité, Puis à toute hypothèse ouvert Pour que soit faite la lumière : Big-bang, et Monde en expansion ? Infini, Monde stationnaire ? Mais d’où vient toute la matière ? Poules prodigues tous ces trous noirs, Ou simplement armageddons ? Nous attendons avec espoir D’Herschel et Planck les résultats Pour avancer d’un nouveau pas … Christiane Poyer 24/03/2017

61 BON CIEL A TOUS S.A.F.