{"id":2792,"date":"2024-03-22T09:06:16","date_gmt":"2024-03-22T08:06:16","guid":{"rendered":"https:\/\/vous-avez-dit-bigbang.fr\/?page_id=2792"},"modified":"2025-05-22T19:15:53","modified_gmt":"2025-05-22T17:15:53","slug":"galaxies-trous-noirs-et-entropie-22-03-24","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/vous-avez-dit-bigbang.fr\/?page_id=2792","title":{"rendered":"La formation d’un trou noir central catalyse la formation des galaxies: une explication aux galaxies pr\u00e9coces? 22\/05\/25"},"content":{"rendered":"\n

Formation des galaxies<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

On constate que la plupart des galaxies spirales en particulier, abritent un ou plusieurs trous noirs supermassifs vers leur centre. Concernant la formation d\u2019une telle structure \u00e0 partir des infimes (10-5<\/sup>) fluctuations de densit\u00e9 du gaz formant l\u2019univers, sous forme de plasma avant la recombinaison (vers 380 000 ans apr\u00e8s big bang) et sous forme de gaz neutre apr\u00e8s, lorsque les \u00e9lectrons peuvent se lier au noyau des atomes, on se pose plusieurs probl\u00e8mes.<\/p>\n\n\n\n

1- Le temps pour que cela produise ce qu\u2019on, constate aujourd\u2019hui. En effet, bien que cela ait pu d\u00e9buter il y a 13,6 milliards d\u2019ann\u00e9es, dans bien des mod\u00e8les on n\u2019arrive pas \u00e0 pr\u00e9dire l\u2019\u00e9tat actuel : cela semble bien court !<\/p>\n\n\n\n

2- Le processus a-t-il commenc\u00e9 par la formation du trou noir qui a impuls\u00e9 la formation de la galaxie, du fait de son champ gravitationnel qui a attir\u00e9 de la mati\u00e8re, en a absorb\u00e9 une partie, a satellis\u00e9 le reste du gaz qui de son c\u00f4t\u00e9, a pu g\u00e9n\u00e9rer des sous-structures comme les \u00e9toiles, amas, n\u00e9buleuses, par effondrement gravitationnel de mati\u00e8re.<\/p>\n\n\n\n

3- Le processus a-t-il commenc\u00e9 par la formation de la galaxie, suite au fractionnement du nuage en surdensit\u00e9 et certaines surdensit\u00e9s ayant pu s\u2019effondrer en trous noirs qui ont pu fusionner et migrer vers le centre, laissant le reste des autres nuages de gaz autour .<\/p>\n\n\n\n

4- Les processus 2 et 3 se sont d\u00e9roul\u00e9s conjointement.<\/p>\n\n\n\n

Variation de l\u2019entropie dans ces processus<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Au moment de la recombinaison l\u2019entropie de l\u2019univers est \u00e9lev\u00e9e, il a quasiment la structure d\u2019un gaz parfait qu\u2019on d\u00e9finir \u00e0 partir de deux param\u00e8tres seulement, sa masse volumique (\u00e9nergie) est sa pression.<\/p>\n\n\n\n

Concernant les fluctuations, la th\u00e9orie en vigueur, les attribue aux fluctuations quantiques primordiales dilat\u00e9es par l\u2019inflation primordiales qui a produit en un spectre de puissance invariant d\u2019\u00e9chelle (ou presque, quand on regarde de plus pr\u00e8s).<\/p>\n\n\n\n

Ces fluctuations de la \u00ab soupe \u00bb initiale semblent violer les lois de la thermodynamique qui stipulent que l\u2019entropie d\u2019un syst\u00e8me isol\u00e9 ne peut pas d\u00e9cro\u00eetre<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Mais la m\u00e9canique quantique peut violer all\u00e8grement la thermodynamique au niveau microscopique sans probl\u00e8me!<\/p>\n\n\n\n

Explicitons cette violation. Avant les fluctuations quantiques l\u2019entropie \u00e9tait la plus grande (gaz parfait d\u00e9fini par 2 param\u00e8tres seulement) alors qu\u2019apr\u00e8s, elle \u00e9tait plus faible du fait des fluctuations. En effet, il faut connaitre toutes les dispositions et configurations de ces fluctuations pour d\u00e9crire le syst\u00e8me, soit un nombre de param\u00e8tres qui repr\u00e9sente un quantit\u00e9 d\u2019information extr\u00eamement sup\u00e9rieure \u00e0 celle d\u2019un gaz parfait.<\/p>\n\n\n\n

On rappelle que information et entropie varient en sens contraire, un syst\u00e8me qui n\u00e9cessite beaucoup d\u2019information pour le d\u00e9crire a une entropie faible, a contrario un syst\u00e8me qui n\u00e9cessite peu d\u2019information ( comme un gaz parfait qui n\u2019en n\u00e9cessite que 2) a une entropie \u00e9lev\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

Dans la formation d\u2019une galaxie \u00e0 partir d\u2019un nuage de gaz en surdensit\u00e9 par rapport au milieu, comme ce nuage peut \u00eatre d\u00e9crit par peu de param\u00e8tres au d\u00e9part, on peut le supposer homog\u00e8ne par exemple, auquel cas c\u2019est gaz parfait \u00e0 deux param\u00e8tres, quand on regarde l\u2019\u00e9tat final aujourd\u2019hui, (galaxie avec une multitude d\u2019astres divers), il est tr\u00e8s complexe, il faut beaucoup de param\u00e8tres pour le d\u00e9crire. Son entropie a donc beaucoup diminu\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

Mais la loi de thermodynamique s\u2019applique ici (on est dans le domaine macroscopique) et cette diminution doit \u00eatre compens\u00e9e par une augmentation au minimum \u00e9gale dans son environnement.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

On pense au milieu dans lequel le grumeau de surdensit\u00e9 est ins\u00e9r\u00e9. C\u2019est possible, mais ce milieu est lui-m\u00eame d\u2019entropie tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9e et il n\u2019est pas simple de transf\u00e9rer une entropie \u00e9norme dans ce cas.<\/p>\n\n\n\n

Le r\u00f4le salutaire de la formation d’un trou noir<\/h2>\n\n\n\n

Si on consid\u00e8re un vaste nuage de gaz comme un syst\u00e8me ferm\u00e9, la formation d’un trou noir, en son sein, en faisant augmenter consid\u00e9rablement l’entropie d’une partie de ce nuage (un trou noir de Kerr est d\u00e9fini par 2 param\u00e8tres ) permet \u00e0 au reste du nuage de la faire d\u00e9cro\u00eetre, tout en respectant le 2i\u00e8me<\/sup> principe de la thermodynamique. [1]<\/p>\n\n\n\n

Cette formation de trous noir, par exemple, concomitante, \u00e0 la formation de la galaxie permet de transf\u00e9rer l’entropie au milieu environnant du fait qu’un trou noir r\u00e9sultant de l\u2019effondrement de corps c\u00e9lestes fait augmenter consid\u00e9rablement l\u2019entropie de la galaxie en cours de formation: rappelons que le trou de Kerr r\u00e9sultant ne n\u00e9cessite que 2 param\u00e8tres, sa masse et son moment cin\u00e9tique angulaire, en lieu et place d\u2019une myriade de param\u00e8tres concernant les objets qu\u2019ils a accr\u00e9t\u00e9s.<\/p>\n\n\n\n

Notons que, c\u2019est d\u2019ailleurs l\u2019objet d\u2019un paradoxe- la non conservation de l\u2019information par les trous noirs).<\/p>\n\n\n\n

La formation d’un trou noir catalyse la formation des galaxies<\/h2>\n\n\n\n

On peut alors conjecturer, que cette formation de trous noirs, pi\u00e9geant de l\u2019information, concomitante de la formation de la galaxie catalyse<\/strong> cette formation de galaxie et peut la rendre plus efficace et compatible avec les observations.<\/p>\n\n\n\n

De la m\u00eame mani\u00e8re que pour qu\u2019une \u00e9toile s\u2019effondre il faut \u00e9vacuer son moment angulaire, il faut \u00e9vacuer l\u2019entropie du processus pour qu\u2019il r\u00e9ussisse.<\/p>\n\n\n\n

La dynamique de formation des galaxies revisit\u00e9e<\/h2>\n\n\n\n

Les observations r\u00e9centes faites par le JWST montrent que des galaxies \u00e9taient d\u00e9j\u00e0 form\u00e9es environ 200 millions d’ann\u00e9es apr\u00e8s le BIG Bang. Cela interpelle le mod\u00e8le standard de la cosmologie, compte tenu de la faiblesse des surdensit\u00e9s dans le cosmos et du temps suppos\u00e9 pour les former.<\/p>\n\n\n\n

On peut invoquer le m\u00e9canisme que nous venons de d\u00e9crire qui agit comme un \u00ab\u00a0acc\u00e9l\u00e9rateur\u00a0\u00bb de cette formation mais aussi une m\u00e9connaissance la distribution des surdensit\u00e9 li\u00e9e \u00e0 la r\u00e9solution limit\u00e9e ( de 0.1 \u00b0 d’arc \u00e0 0.5\u00b0 d’arc) des instruments (WMAP, PLANCK). La repr\u00e9sentation de la valeur d’un pixel est une moyenne sur une vaste r\u00e9gion correspondante \u00e0 de grands nuages. Si on sait que la mati\u00e8re baryonique suit une loi de corps noir, que nous savons interpr\u00e9ter, nous n’avons peu d’indication, (il n’existe pas de mod\u00e8le de particule av\u00e9r\u00e9 de sa description), sur la distribution de densit\u00e9 de la mati\u00e8re noire qui est majoritaire et qui pourrait comporter des pics de surdensit\u00e9, noy\u00e9s dans la moyenne, favorisant alors, une formation pr\u00e9coce.<\/p>\n\n\n\n

Mati\u00e8re baryonique vs mati\u00e8re noire pour la formation des structures<\/h2>\n\n\n\n

L’effondrement gravitationnel d’un nuage de mati\u00e8re baryonique, en tr\u00e8s faible surdensit\u00e9 (10-5<\/sup>), est un processus long, du fait de la tr\u00e8s faible surdensit\u00e9 et du fait qu’en s’effondrant le nuage s’\u00e9chauffe ce qui s’oppose \u00e0 l’effondrement puisqu’un gaz qui s’\u00e9chauffe se dilate. Cet \u00e9chauffement doit pouvoir \u00eatre \u00e9vacu\u00e9 (rayonnement) continument pour que l’effondrement puisse se poursuivre. <\/p>\n\n\n\n

Par ailleurs, une partie du moment angulaire cin\u00e9tique propre doit pouvoir \u00eatre \u00e9galement \u00e9vacu\u00e9 (il serait conserv\u00e9 sinon, et alors, la vitesse de rotation propre augmentant elle pourrait disloquer le nuage) pour que la galaxie puisse se former. Ceci est souvent, comme dans les \u00e9toiles, r\u00e9alis\u00e9 par des fractionnements g\u00e9n\u00e9rant des entit\u00e9s satellites de grand moment angulaire, ou pas des syst\u00e8mes multiples incorporant un moment angulaire entre les parties. <\/p>\n\n\n\n

Rien de cela ne contraint la mati\u00e8re noire qui interagit principalement gravitationnellement sans autre interaction connue. Des condensats denses peuvent alors, plus rapidement que pour la mati\u00e8re baryonique, se former et servir de germes \u00e0 toute la mati\u00e8re (noire et baryonique). Cet effet devrait \u00eatre pr\u00e9pond\u00e9rant du fait que la mati\u00e8re noire est largement majoritaire.<\/p>\n\n\n\n

Ceci pourrait expliquer la formation de galaxies, avec trou noir central, bien plus t\u00f4t qu’on ne le pensait, lorsqu’on s’int\u00e9ressait uniquement \u00e0 l’effondrement de la mati\u00e8re baryonique.<\/p>\n\n\n\n

\u00e0 suivre…<\/p>\n\n\n\n

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Notes<\/h2>\n\n\n\n

[1] Cette prise en compte de l\u2019entropie et de sa conservation dans un processus peut s\u2019appliquer \u00e0 bien des domaines. On en trouvera un exemple, au sujet de la vie (un processus dont l\u2019entropie diminue selon N. Wiener) dans une page de ce site .Existence de l\u2019univers et de l\u2019humain: Tautologie, coh\u00e9rence et finalit\u00e9 ?17\/03\/24<\/a><\/p>\n\n\n\n

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Formation des galaxies On constate que la plupart des galaxies spirales en particulier, abritent un ou plusieurs trous noirs supermassifs vers leur centre. Concernant la formation d\u2019une telle structure \u00e0 partir des infimes (10-5) fluctuations de densit\u00e9 du gaz formant l\u2019univers, sous forme de plasma avant la recombinaison (vers 380 000 ans apr\u00e8s big bang) … Continuer la lecture de « La formation d’un trou noir central catalyse la formation des galaxies: une explication aux galaxies pr\u00e9coces? 22\/05\/25 »<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"footnotes":""},"class_list":["post-2792","page","type-page","status-publish","hentry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/vous-avez-dit-bigbang.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/2792","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/vous-avez-dit-bigbang.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/vous-avez-dit-bigbang.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/vous-avez-dit-bigbang.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/vous-avez-dit-bigbang.fr\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=2792"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/vous-avez-dit-bigbang.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/2792\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":3600,"href":"https:\/\/vous-avez-dit-bigbang.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/2792\/revisions\/3600"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/vous-avez-dit-bigbang.fr\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=2792"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}