Vitesse de rotation des étoiles et trous noirs.

LokiLeFourbe a écrit:

Citer:

Ceci est vrai pour la matière à l'extérieur de l'orbite d'un corps, qui n'a aucun effet sur ce corps car les effets s'annulent (en assumant toujours une densité constante et une symétrie sphérique). Pour la gravité à l'intérieur de l'orbite par contre, les effets s'additionnent et agissent comme si toute la matière était concentrée dans un seul point, le centre de masse du système. La gravité correspond dans ce cas à :

J'ai du mal, là, tu pourrais "vulgariser" s'il te plait.

Imagine de décomposer une sphère massive en un nombre de morceaux qui tend vers l'infini. Selon la théorie de Newton, chacune de ces petites masses exerce une force gravitationnelle sur un corps puntiforme externe E, force qui peut être representée par un vecteur. Si on fait la somme de tous ces vecteurs on obtient que l'effet global sur E correspond à celui qui aurait la somme de toutes les masses concentrée en un seul point au centre de la sphère.

Maintenant si E est à l'intérieur de la sphère, on trouve que toutes les petites masses situées à un rayon supérieur à celui de E n'ont aucun effet sur E, c'est comme si elles n'existaient pas, car les vecteurs correspondants s'annulent parfaitement, et seules les petites masses situées à un rayon inférieur à celui de E s'additionnent comme au point précédent. Ce résultat remarquable a été prouvé d'abord par Newton et ensuite généralisé dans le théorème de Gauss.

On peut maintenant considérer que la sphère est une galaxie et E une étoile à son intérieur. En rapprochant l'étoile du centre, d'une part la gravité augmente en inverse du carré du rayon :



D'autre part le volume de cette sphère "intérieure" qui attire E est de plus en plus petit et diminue selon le cube du rayon. Le volume d'une sphère est :



Et la masse m_g de cette sphère est le volume fois la densité de la sphère rho :



Donc pour finir si on substitue cette masse dans l'expression initiale on obtient que la gravité de la galaxie sur l'étoile diminue linéairement en se rapprochant du centre :



Au centre de la galaxie, r=0 donc F=0.

Ceci suppose bien sûr que la galaxie soit une sphère et que sa densité soit constante.

Ouais c'est calme, limite ça manque troll

Pour super-résumer : "on ne ressent que la masse que l'on a sous les pieds"

a+

Je complète mon sujet avec ce qui semble être une réponse possible.
Source : Ciel&espace du mois de mars.

Concernant les pulsars, leur vitesse de rotation serait due :
".. ils ont été accélérés par une onde de choc en spirale, lors de l'explosion en supernova qui leur a donné naissance."
Sur l'image de synthèse présentée on voit un flux de matière expulsé du coeur de l'étoile, en forme de jet spiralé.

Conclusion suite à une modélisation effectuée sur un supercalculateur par John Blondin et Anthony Mezzacappa.
Jusqu'a présent l'effet invoqué était celui de "l'effet patineur".

Très juste, c'est une nouvelle suggestion parue sur Nature de janvier 2007, pour expliquer des discrépances entre les vitesses de rotation prévues et observées, en gros c'est un mécanisme qui s'ajoute à l'autre, l'onde de choc de l'explosion (qui connaît une phase stationnaire instable) pouvant transférer un moment cinétique supplémentaire au noyau effondré.

Cool je n'ai qu'un mois de retard

Gilgamesh a écrit:

Ouais c'est calme, limite ça manque troll

Pour super-résumer : "on ne ressent que la masse que l'on a sous les pieds"

a+

Un petit théorème de Gauss classique quoi
(en passant hello à tout le monde pour mon premier poste )

bongo1981 a écrit:

Gilgamesh a écrit:

Ouais c'est calme, limite ça manque troll

Pour super-résumer : "on ne ressent que la masse que l'on a sous les pieds"

a+

Un petit théorème de Gauss classique quoi
(en passant hello à tout le monde pour mon premier poste )

Enfin

Record battu.

Quand à la compôsition de l'étoile, sur une autre source on parle d'un "plasma de quarks libres", pour expliquer que la force centrifuge ne fasse pas éclater l'étoile.

Donc l'intérieur de cette étoile à neutrons, pourrait ressembler à l'état de la matière au début de l'univers, une soupe de quarks?

Si ces observations sont correctes, oui. La fréquence théorique maximum de rotation d'une hypothétique étoile étrange (entièrement composée de matière de quarks déconfinés) avait été calculée dans le passé à autour de 2000 Hz. Il était déjà considéré que, bien que cette fréquence ne soit pas atteignable par une étoile à neutrons conventionnelle, elle aurait été possible si celle-ci était au moins dotée d'un noyau en phase déconfinée.

xantox a écrit:

Si ces observations sont correctes, oui. La fréquence théorique maximum de rotation d'une hypothétique étoile étrange (entièrement composée de matière de quarks déconfinés) avait été calculée dans le passé à autour de 2000 Hz. Il était déjà considéré que, bien que cette fréquence ne soit pas atteignable par une étoile à neutrons conventionnelle, elle aurait été possible si celle-ci était au moins dotée d'un noyau en phase déconfinée.

Mais là on parle bien d'une étoile pas d'un trou noir?

si cette étoile absorbe encore plus de matière, peut elle s'alourdir encore et finir en trou noir, s'effondrer, ou la nature de ce coeur de quarks empêche t-il ce phénomène?

Ce nouveau trou noir peut-il tourner encore plus vite sur lui même?

Il s'agit bien d'une étoile. La limite supérieure de rotation est dans ce cas généralement calculée en imposant une condition d'orbite keplerienne des particules sur sa surface (ce qui signifie, que l'étoile ne lance pas sa matière dans l'espace).

Cette limite varie selon l'état de la matière qui compose l'étoile, la limite ultime étant imposée par la causalité (la vitesse du son sur la surface équatoriale ne peut pas dépasser la vitesse de la lumière dans le vide).

Maintenant pour ce qui est de l'effondrement en trou noir. D'une part, si la masse continue d'augmenter il y a effondrement. D'autre part, si le moment cinétique de l'étoile est supérieur à la limite maximum pour un trou noir (qui est GM²/c pour un trou noir non chargé électriquement, définie par la géometrie extrême de Kerr) alors la rotation va empêcher l'effondrement.

Il faut noter que le trou noir n'est pas un objet ordinaire, rien ne tourne sur l'horizon car celui-ci est vide. On peut considérer qu'il y a une torsion de l'espace qui fait qu'une trajectoire d'impact vers le trou noir est vue de l'extérieur comme une orbite infinie sur l'horizon.

xantox a écrit:

Il s'agit bien d'une étoile. La limite supérieure de rotation est dans ce cas généralement calculée en imposant une condition d'orbite keplerienne des particules sur sa surface (ce qui signifie, que l'étoile ne lance pas sa matière dans l'espace). *1

Cette limite varie selon l'état de la matière qui compose l'étoile, la limite ultime étant imposée par la causalité (la vitesse du son sur la surface équatoriale ne peut pas dépasser la vitesse de la lumière dans le vide). *2

Maintenant pour ce qui est de l'effondrement en trou noir. D'une part, si la masse continue d'augmenter il y a effondrement. D'autre part, si le moment cinétique de l'étoile est supérieur à la limite maximum pour un trou noir (qui est GM²/c pour un trou noir non chargé électriquement, définie par la géometrie extrême de Kerr) alors la rotation va empêcher l'effondrement. *3

Il faut noter que le trou noir n'est pas un objet ordinaire, rien ne tourne sur l'horizon car celui-ci est vide. On peut considérer qu'il y a une torsion de l'espace qui fait qu'une trajectoire d'impact vers le trou noir est vue de l'extérieur comme une orbite infinie sur l'horizon.*4

*1
Donc dans le cas présent, la nature du coeur de l'étoile (soupe de quarks) lui permet d'atteindre une densité qui contrebalance l'énergie cinétique due à la rotation qui tend à éjecter la matière.

*2
je comprend celà dans le sens "classique", des corps massique (des atomes, des neutrons...) ne peuvent atteindre C.
Et tu précise équatoriale parce que c'est là où la vitesse est la plus élevée.
Mais bon dans l'absolu c'est inutile, non?

*3 Et là ça m'intrigue
Une force centrifuge serait suffisante pour empêcher un effondrement?
Sur le principe je comprends bien, mais celà implique que l'augmentation de masse aille de pair avec une augmentation de la vitesse de rotation, ce qui ramène à l'image que j'ai posté, un système binaire, l'étoile à neutron absorbe, mais plus elle aborbe, plus elle s'accélère????

*4
Dans le dernier "pour la science" j'ai lu que les trous noirs super massifs au coeur des amas galactiques éjectaient de la matière par leurs poles, contribuant à réchauffer l'ensemble du gaz de l'amas par un effet d'onde de choc, et créant des sortes de "poches" gigantesques.

Il ne s'agit donc plus de la rotation du trou noir lui même, mais de la vitesse que prennent les gaz et poussières dans le disque d'accrétion.
???

LokiLeFourbe a écrit:

Donc dans le cas présent, la nature du coeur de l'étoile (soupe de quarks) lui permet d'atteindre une densité qui contrebalance l'énergie cinétique due à la rotation qui tend à éjecter la matière.

La densité augmente ainsi que l'incompressibilité. La vitesse du son dans l'étoile augmente en conséquence (~ 0,6 c pour une phase de quarks déconfinés).

LokiLeFourbe a écrit:

je comprend celà dans le sens "classique", des corps massique (des atomes, des neutrons...) ne peuvent atteindre C. Et tu précise équatoriale parce que c'est là où la vitesse est la plus élevée.

Oui et aussi pour noter que la fréquence de rotation limite dépend du rayon du corps.

LokiLeFourbe a écrit:

Et là ça m'intrigue Une force centrifuge serait suffisante pour empêcher un effondrement? Sur le principe je comprends bien, mais celà implique que l'augmentation de masse aille de pair avec une augmentation de la vitesse de rotation, ce qui ramène à l'image que j'ai posté, un système binaire, l'étoile à neutron absorbe, mais plus elle absorbe, plus elle s'accélère????

Le moment cinétique empêche l'effondrement s'il dépasse L_max=GM²/c. S'il s'en approche alors l'effondrement a lieu, bien que pour des masses supérieures à celles suffisantes pour produire un trou noir statique. Concernant l'influence du disque d'accrétion sur une étoile à neutrons, elle est assez complexe et pas totalement comprise : il est vrai que le disque doit transférer du moment cinétique à l'étoile, mais le champ magnétique de l'étoile interagit avec le disque (qui est un conducteur parfait) et doit donc lui restituer. Les données de l'observation montrent que c'est encore pire et qu'il y a une oscillation entre augmentation et diminution du moment cinétique.

bongo1981 a écrit:

a+
Un petit théorème de Gauss classique quoi
(en passant hello à tout le monde pour mon premier poste )

Absolument



Salut Bongo, ouelcome

Citer:

mais le champ magnétique de l'étoile interagit avec le disque (qui est un conducteur parfait)

C'est à dire?
Le disque a les mêmes propriétés qu'un disque solide de cuivre, ou qu'un supra conducteur?
Le terme "parfait" en physique, me semble toujours merveilleux