Préambule

Le présent essai formule une nouvelle hypothèse sur la formation à partir du vide quantique des astres primaires à la base d'apparition des supernovæ. 

1- Approche du modèle par la mécanique quantique

Le modèle quantique retenu dans cet essai est une variante du modèle astrophysique des WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) par l'existence dans l'Univers primordial de subparticules structurées en treillis de cordes vibrantes.  

En astronomie, la notion de Big-Bang marque le point de départ de la création de l'Univers pour justifier le concept de l'inflation cosmique, brève et unique période d'amplification de fluctuations quantiques donnant naissance aux premières étoiles, galaxies et grandes structures cosmiques.

L'origine de l'énergie nécessaire pour extraire du vide originel une énergie suffisamment importante pour créer une réaction thermonucléaire irréversible à son échelle est passée sous silence.

Une nouvelle approche se basant sur le principe universel de conservation de l'énergie dans un système isolé consiste à affirmer que l'Univers pris dans son ensemble est un système dans lequel l’énergie totale reste constante, ne pouvant ni être créée ni détruite, mais transformée ponctuellement en masse gravitationnelle délimitée par des barrières quantiques à partir d'une substance subatomique hétérogène, disposée sur les cordes constituant les  mailles d'un treillis et modélisée en puits de potentiel homogène à deux niveaux principaux d'énergie. 

Le plus bas niveau en énergie potentielle constitue l'état fondamental, pouvant être impacté par les sursauts gamma lors de l'effondrement d'un trou noir se traduisant en éjection de subparticules par l'effet tunnel au delà de leur horizon alimentant le fonds diffus anisotrope cosmologique ou CMB (Cosmic Microwave Background) lui-même en équilibre thermodynamique.Ce phénomène est perçu en tant que rayonnement théorisé par Stephen Hawking en 1974. 

L'état fondamental correspond au maintien de subparticules et anti-subparticules , de charge électrique opposée très faible, de spin 1/2, de nature non baryonique, dans une corde formant chaque maille du treillis par échange permanent d'un quantum d'énergie analogue à l'interaction forte reliant les quarks antiquarks et répondant au principe d'incertitude de Heisenberg portant sur leur position et leur quantité de mouvement. La charge électrique dans une maille est nulle. 

Le niveau d'énergie de l'interaction forte correspond à celui du niveau supérieur du puits au delà duquel se produit la rupture de symétrie dans une maille et l'inflation thermonucléaire. La première étape est la fusion de ces subparticules en catégories de quarks à haute énergie avec émission d'électrons. 

rappel:Le proton est composé de deux quarks UP positifs plus chargés en valeur absolue que le quark  DOWN négatif. 

La dernière étape est la fusion nucléaire des noyaux d'hydrogène jusqu'au niveau de fluide supercritique, dont dépendra la future structure atomique en couches de l'astre par nucléosynthèse et son maintien, fonction de leur propre température de fusion, l'effet tunnel plus prononcé amplifiant le phénomène. 

Le sursaut d'énergie prélevée dans le système isolé sert à constituer une bulle de matières soumise aux lois de la thermodynamique quantique. 

L'équilibre thermostatique coïncide avec le retour à un niveau d'énergie dans le puits inférieur à son seuil de déclenchement mais supérieur à son état fondamental. 

La fermeture du treillis à l'état gazeux aura lieu après l'effondrement des protoétoiles en lieu et place de ces dernières, sujet peu abordé par les instituts de recherche en astrophysique, par extension spatiale de ses dimensions en contrepartie d'un affaissement brusque et passager de son énergie potentielle à son plus bas niveau à l'origine des fluctuations quantiques.  

Le phénomène de désintégration bêta inverse des protons associé à l'interaction faible marque la fin de leur effondrement avec la formation de neutrons et de positrons.

La révélation d'un trou noir est liée à la force de libération des particules autour de son horizon.

Le rayon de l’horizon des événements d'un trou noir est proportionnel à sa masse.Son entropie est proportionnelle à la surface de sa couronne, d'où sa faculté d'absorber d'autres trous noirs. 

En dehors de ces principes de base, la catégorisation des trous noirs en supermassifs, stellaires, primordiaux se basant sur l'observation révèle le maintien des hypothèses sur leur mode de formation.

Observer dans une seule direction un astre ne renseigne pas sur sa consistance actuelle si l'intervalle de temps avant la réception de ses rayons soumis à la constante de la vitesse de la lumière est conséquent.

L'effondrement d'une étoile en raison de l'épuisement de son énergie interne (fusion de l'hydrogène...) maintenant les couches de masse supérieure doit être associé aux réactions nucléaires au sein du noyau synthétisées dans les diagrammes de Feynman. 

Si le processus de transition nucléaire combine protons et électrons, une étoile à neutrons en résultera. La désintégration progressive de type β de son noyau permet la combinaison d'électrons et de positrons qui s'annihilent avec émission d'un photon constitutif d'un rayon X.

Au delà d'un seuil d'effondrement, ces rayons X seront capturés dans une couronne d'accrétion: un trou noir stellaire sera en formation.

Le trou noir supermassif n'est pas un objet mathématique  qui conduirait par modélisation à affirmer que le fond  de son rayon de courbure gravitationnel tend vers l'infini.

Le processus de réorganisation et d'évolution des nucléons dans son noyau produira un rayonnement gamma ( γ) permanent à très haute fréquence, d'où l'apparition d'un trou noir observable à partir d'une certaine énergie gravitationnelle du noyau suffisante pour l'enclencher. 

Pour rappel, l’œil humain ne peut percevoir la lumière noire dont le spectre est de 750 à 940 térahertz (THz). A forfiori, les rayons gamma ( γ), seuil 10^5 THz.  un Tera = 10^12 

La prédiction de formation d'un  trou noir supermassif n'est pas à exclure après absorption progressive de galaxies par reconstitution rapide du disque d'accrétion. La grandeur du rayon de son horizon impliquerait une faible densité moyenne à l'intérieur tout comme le rayonnement de sa couronne d'accrétion. 

Ce phénomène ne pouvait exister lors de la constitution de l'univers quantique primordial dans lequel le périmètre contingenté des fluctuations quantiques efficientes était réservé à  la création des premiers atomes.

Les trous noirs déjà observés par télescope peuvent être de petite taille. Leur composition atomique doit être conforme au tableau de Dmitry Mendeleïev notamment en ce concerne leur masse. 

Analogie avec l'eau évacuée en formant un tourbillon dans un puits à travers une bonde dont l'ouverture serait de plus en plus large jusqu'à épuisement. Il s'ensuit que la surface d'accrétion décroît avec le temps s'il est isolé. 

Suivant l'effet Casimir, plus la  longueur d'onde d'une fluctuation quantique dans le vide est petite, plus l'intensité du champ magnétique engendré rapproche deux surfaces ferromagnétiques non chargées. Or cette force d'attraction est fonction de  la perméabilité du vide absolu, distincte de la constante exprimée dans l'air  µ0 =  4 π x 10^-7 H/m (henries par mètre). 

Il existe donc une interaction très faible du champ magnétique du vide sur celui des photons de très haute énergie justifiant la courbure de leur trajectoire pour ceux à longue portée suivant les prédictions d'Heisenberg et d'Euler dès 1936. Le spectre de la lumière visible n'en est pas impacté.  

La modélisation mathématique de l'Univers introduisant des constantes universelles - vitesse de la lumière (c), constante de gravitation (G),  constante de Planck (h)- encadrant la notion abstraite de masse est validée par les applications pratiques de la recherche appliquée mais non transposable à l'univers primordial en raison de l'étendue de l'échelle des temps et, à fortiori, des singularités quantiques relevées lors de nouvelles expérimentations. 

Les barrières quantiques exercent une pression négative gravitationnelle exercée sur la matière soumise à la loi d'attraction universelle de Newton. Cette pression peut évoluer dans le temps en fonction du niveau d'effondrement gravitationnel des galaxies et entraîner des fluctuations spatiales entre elles détectables par l'analyse de la longueur d'onde du spectre radioélectrique du CMB, la phase d'accélération de l'Univers étant actuellement privilégiée.

L'effet Compton en présence d'électrons libres éjectés précédemment lors de l'expulsion de leurs couches externes rend cette technique peu fiable. Plus un système isolé augmente en volume, plus le niveau moyen d'énergie échangée diminue, impactant ici une moindre formation continue des étoiles et de leur effondrement.

Une théorie en cours porte sur la fluctuation quantique du vide à un point de l'espace entraînant la création de paires de particules virtuelles avant de s'annihiler mutuellement très rapidement, hypothèse non reprise dans les diagrammes de Feynman, système de représentation graphique formalisée des équations décrivant toutes les possibilités d' interactions entre particules subatomiques.

A titre d'exemple,  l'annihilation électron-positron qui produit une paire de quarks comporte trois diagrammes possibles différents, tous avec échange d'un gluon, médiateur de l'interaction forte. 

Les particules et antiparticules réelles confinées en mailles dans le treillis s'échangent en permanence. La  force exercée par un champ électrique vectoriel sur une maille est nulle. Cette dernière est orientée, en cas de fluctuation quantique électromagnétique dans la direction du champ vectoriel magnétique plane et peut lui faire subir un rayon de courbure (voir plus haut). 

En synthèse, le treillis à l'état fondamental ne peut absorber, refléter ou émettre des photons en dehors de l'effet Compton. Il répercute la plupart du temps sans modification les variations énergétiques quantiques résultant de l'évolution de structure des astres.

Les particules du socle quantique ne doivent  pas interférer avec un boson de jauge de spin 1 porteur d'une interaction fondamentale en physique des particules. Étant à l'origine de la matière baryonique, le modèle proposé ici se rapproche de celui des quarks et d'antiquarks liés par l'interaction forte. Leur spin de valeur 1/2 sera affecté au proton et neutron lors de l'inflation thermonucléaire. 

La propagation des ondes électromagnétiques suivant la fonction d'onde non relativiste de Schrödinger ne peut s'effectuer que par transition d'état de la subparticule d'une corde à son anti-subparticule de la corde voisine pour être conforme à l'intrication quantique nécessaire dans la structure homogène d'un puits de potentiel. En vertu du principe d'exclusion de Pauli, deux fermions d'un même système ne  peuvent partager le même état quantique. 

La dissymétrie de charge entre ces deux types de subparticules ne conduit pas à leur disparition car l'interaction faible les relie. A défaut, une brisure de symétrie s'étendrait à l'ensemble du treillis.

Le graviton, particule virtuelle non composite de masse nulle, porteur de la force attractive gravitationnelle a été prédit récemment par certains mathématiciens. Le vide ne comporte pas cette particule, son spin valant 2.

La nucléosynthèse primordiale fait suite à la brisure de symétrie d'une maille, phénomène s'accélérant en séquence dans le treillis avec formation de neutrinos de masse très faible acquérant une haute énergie. Elle prend fin lors de stabilisation de la bulle quantique, au retour de l'énergie dans le treillis sous le niveau supérieur. 

Le premier proton à apparaître est le protium H, particule stable isotope de l'hydrogène le plus abondant dans l'univers. S'en suivra l'agrégation des particules élémentaires dans leur état de fluide supercritique pour la formation des atomes du plus léger au plus lourd suivant la classification par numéro atomique croissant -donc du nombre de protons - du tableau de Mendeleïev (*). 

(*) Les fluides supercritiques - état intermédiaire entre gaz et liquide sous haute pression et température au delà du point triple -sont miscibles entre eux. Ils participent à la nucléosynthèse primordiale. 

2) Approche du modèle par la dynamique des fluides 

La phase de stabilisation de la bulle quantique coïncide avec sa variation d'enthalpie se manifestant par la viscosité croissante concentrique des isotopes atomiques plus massifs en phase liquide et une génération moindre de particules différenciées de masse supérieure à celles des quarks.

Le contenu de la bulle quantique peut se transformer en fluide supercritique par accélération constante et brusque de la pression et de l'élévation de la température due à sa condensation. Les planètes gazeuses telles que Jupiter et Saturne, sont majoritairement constituées à leur surface d'hydrogène (H2) à l'état supercritique. 

Le retour vers le point triple du fluide supercritique éjecté marque l'existence des planètes et de météorites. La phase solide peut emprisonner par la gravitation sous ses couches la phase liquide (eau , plasma volcanique...).

Le changement de phase du gaz constitué par les premiers atomes de protium génère une surpression empêchant le phénomène de coalescence. Ce dernier se produira bien après sous l'effet de vortex.

Par suite, l'écoulement de la fraction de fluide libéré dans l'espace provoquera le passage par le point triple du diagramme de phase qui correspond à la coexistence de trois états solide, liquide et gazeux d'un corps pur (*). Il est unique et défini par une température et une pression données.

(*)  liquide vaporisation=> gaz /ébullition/    gaz ionisé => plasma       gaz déposition => cristallisation => solide  

La cristallisation du gaz a lieu par refroidissement à la superficie des satellites (croûte). 

Les étoiles se forment par contraction gravitationnelle d'agrégats de nucléons de masse atomique croissante provoquant une transition partielle d'état de la phase gazeuse à la phase liquide. L'accélération de la puissance d'accrétion provoque l'expulsion à leur surface de nuages de gaz ionisé, d'éjection de plasma.

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Auteur de la publication: Dany Wide  chercheur indépendant   date:19/07/2025
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