Un « essaim » de trous noirs se déplace actuellement à travers la Voie lactée

L’amas stellaire Palomar 5 est l’un des plus denses du halo de notre galaxie, la distance moyenne entre les étoiles étant de quelques années-lumière seulement, comparable à la distance du Soleil à l’étoile la plus proche. Cet amas globulaire est également associé à un courant stellaire spéculaire qui s’étend sur plus de 20 degrés dans le ciel. Et pour couronner le tout, une équipe internationale d’astronomes et d’astrophysiciens vient de découvrir que ces deux caractéristiques distinctives de Palomar 5 sont probablement le résultat d’une population de trous noirs surdimensionnée de plus de 100 trous noirs au centre de l’amas.

Si la découverte est validée, elle expliquera comment l’amas est devenu ce qu’il est aujourd’hui, avec ses étoiles espacées de quelques années-lumière et s’étalant sur 30 000 années-lumière au total.

Palomar 5 est situé à environ 80 000 années-lumière de la Terre, et comme d’autres amas globulaires du même type, il est considéré comme un véritable « fossile » de l’Univers primitif. Il est très dense et sphérique, et contient entre 100 000 et 1 million d’étoiles très anciennes. Certains amas similaires, comme NGC 6397, sont presque aussi vieux que l’Univers lui-même.

Courants de marée : de véritables arches stellaires
Dans tout amas globulaire, toutes les étoiles se sont formées en même temps, à partir du même nuage de gaz. La Voie lactée compte environ 150 amas globulaires connus. Ces objets sont d’excellents outils pour étudier, par exemple, l’histoire de l’Univers ou le contenu en matière noire des galaxies autour desquelles ils gravitent.

Vue d’artiste d’un amas de trous noirs. | ESA/Hubble, N. Bartmann

Mais il existe un autre type de groupe d’étoiles qui retient de plus en plus l’attention : de faibles arches constituées d’étoiles, appelées « courants de marée », ou « rivières d’étoiles ». Auparavant, il était difficile de les identifier, mais grâce à l’observatoire spatial Gaia, qui s’efforce de cartographier la Voie lactée avec une grande précision en trois dimensions, un plus grand nombre de ces amas ont été mis en évidence.

« Nous ne savons pas comment ces courants de marée se forment, mais une idée est qu’il s’agit d’amas d’étoiles perturbés », a expliqué l’astrophysicien Mark Gieles de l’Université de Barcelone en Espagne. « Cependant, aucun des courants récemment découverts n’est associé à un amas d’étoiles, ce qui nous empêche d’en être sûrs. Donc, pour comprendre comment ces courants se sont formés, nous devons en étudier un auquel est associé un système stellaire. Palomar 5 est le seul cas, ce qui en fait une pierre de Rosette pour comprendre la formation des courants de marée, et c’est pourquoi nous l’avons étudié en détail ». Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue Nature Astronomy.

Palomar 5 semble unique en ce sens qu’il présente à la fois une distribution très large et lâche d’étoiles et un long courant de marée, couvrant plus de 20 degrés du ciel, c’est pourquoi Gieles et son équipe se sont concentrés sur ce dernier. L’équipe a utilisé des simulations N-corps détaillées pour recréer les orbites et les évolutions de chaque étoile de l’amas, afin de voir comment elles ont pu se retrouver là où elles sont aujourd’hui.

Étant donné que des preuves récentes suggèrent que des populations de trous noirs pourraient exister dans les régions centrales des amas globulaires et que les interactions gravitationnelles avec les trous noirs sont connues pour faire dévier les étoiles, les scientifiques ont inclus des trous noirs dans certaines de leurs simulations.

Plus de 20% de la masse de l’amas constituée de trous noirs
Leurs résultats ont montré qu’une population de trous noirs de masse stellaire (plus de 100) au sein de Palomar 5 aurait pu donner lieu à la configuration que nous observons aujourd’hui. Les interactions orbitales auraient propulsé les étoiles hors de l’amas et dans le courant de marée, mais seulement si le nombre de trous noirs était nettement plus élevé que prévu.

Les étoiles s’échappant de l’amas plus efficacement et plus facilement que les trous noirs auraient modifié la proportion de trous noirs, l’augmentant considérablement. « Le nombre de trous noirs est environ trois fois plus élevé que ce que l’on attendait du nombre d’étoiles dans l’amas, et cela signifie que plus de 20% de la masse totale de l’amas est constituée de trous noirs », a déclaré Gieles. « Ils ont chacun une masse d’environ 20 fois celle du Soleil, et ils se sont formés lors d’explosions de supernovas, à la fin de la vie des étoiles massives, lorsque l’amas était encore très jeune ».

Les simulations de l’équipe ont montré que, dans environ un milliard d’années, l’amas se dissoudra complètement. Juste avant que cela ne se produise, ce qui restera de l’amas sera entièrement constitué de trous noirs, en orbite autour du centre galactique. Cela suggère que Palomar 5 n’est pas si unique, après tout… Il se dissoudra complètement en un courant stellaire, tout comme d’autres que nous avons découverts.

Cela suggère également que d’autres amas globulaires partageront probablement le même sort, à terme. Et cela confirme que les amas globulaires peuvent être d’excellents endroits pour rechercher des trous noirs qui entreront éventuellement en collision, ainsi que la classe insaisissable des trous noirs de masse moyenne.

« On pense qu’une grande partie des fusions binaires de trous noirs ont lieu dans des amas stellaires », déclare l’astrophysicien Fabio Antonini de l’université de Cardiff, au Royaume-Uni. « L’une des grandes inconnues de ce scénario est le nombre de trous noirs présents dans les amas, qui est difficile à déterminer par observation, car nous ne pouvons pas voir les trous noirs. Notre méthode nous donne un moyen d’apprendre combien de trous noirs il y a dans un amas d’étoiles en observant les étoiles qu’ils éjectent ».

Simulation montrant la formation des courants de marée dans l’amas Palomar 5 et la distribution des trous noirs (les étoiles sont représentées en jaune et les trous noirs en noir) :

Source : https://trustmyscience.com/essaim-trous-noirs-se-deplace-actuellement-a-travers-voie-lactee/

Stupéfiant ! Les filaments cosmiques d’amas de galaxies seraient en rotation !

Depuis plus de 10 milliards d’années, les galaxies et les amas de galaxies se rassemblent pour former des sortes de filaments cosmiques interconnectés longs de centaines de millions d’années-lumière. Des observations soutiennent maintenant la thèse que ces filaments sont animés de mouvements de rotation qui les rendent torsadés. On ne sait pas encore très bien pourquoi mais certaines pistes sont prometteuses.

Les étoiles tournent, les galaxies spirales tournent, or il existe une loi de la physique qui s’appelle la conservation du moment cinétique. Des astres ne peuvent donc pas se mettre à tourner spontanément et il faut donc expliquer d’où provient leur rotation. Comme on peut associer des moments cinétiques à divers objets dont la somme doit se conserver, il est donc possible de faire intervenir des transferts entre ces différents moments cinétiques. Ainsi, le ralentissement de la rotation de la Terre du fait des forces de marée mutuelles avec la Lune conduit le moment cinétique orbital de notre satellite naturel à augmenter alors que le moment cinétique propre de notre Planète bleue diminue et que la Lune s’en éloigne donc.

Dans un nuage interstellaire moléculaire en cours d’effondrement, la matière devient turbulente et se fragmente en nuages plus petits en rotation dans différents sens alors que le nuage initial pouvait très bien ne pas être en rotation avec donc un moment cinétique total nul. Les cosmogonistes modernes cherchant à expliquer la naissance des galaxies et des grandes structures qui rassemblent ces galaxies en amas font également intervenir un effondrement gravitationnel.

Les grandes campagnes d’observations comme celle du Sloan Digital Sky survey (SDSS) nous ont permis de cartographier jusqu’à un certain point l’Univers observable en montrant que les amas de galaxies se rassemblaient au cours du temps dans des filaments enlaçant des sortes de bulles, des « vides cosmiques » beaucoup moins riches en galaxies et en gaz que ces filaments. L’échelle caractéristique de ces structures est de l’ordre de quelques centaines de millions d’années-lumière.

Les grandes structures cosmiques sont reproductibles par des superordinateurs

On sait reproduire grâce à des simulations numériques jusqu’à un certain point ces structures cosmiques (comme le montre la vidéo en tête d’article) en supposant que le Big Bang a produit en plus des particules baryoniques que composent les noyaux connus sur Terre et dans le Système solaire des particules dites de matière noire dont on sait seulement, pour l’essentiel et si elles existent, qu’elles ne doivent pas, ou pour le moins très peu, être capables d’émettre des rayonnements électromagnétiques.

Dominante en masse par rapport aux baryons, les distributions de particules de matière noire se seraient effondrées gravitationnellement les premières très rapidement, entrainant celles des distributions de baryons. Les premières simulations numériques n’utilisaient donc que des particules de matière noire car ce sont elles qui devaient produire les principaux effets et surtout, on ne disposait pas de la puissance de calcul nécessaire pour tenir compte de la rétroaction du comportement des baryons sur les distributions de matière noire et sur l’effondrement de la matière normale elle-même. Mais au cours du début du XXIe siècle, cela a changé et de plus en plus, les astrophysiciens ont pu introduire des effets comme ceux du souffle des explosions de supernovae ou encore des vents galactiques des trous noirs supermassifs. L’accord entre les observations et les simulations numériques n’a alors fait que s’améliorer, jusqu’au point par exemple de permettre la révolution du paradigme de la croissance des galaxies, basé désormais sur celui des courants froids.

Toutefois, en continuant à analyser les données du SDDS, en particulier celles donnant accès aux mouvements des galaxies dans les filaments cosmiques, des astronomes de l’Institut Leibniz d’Astrophysique de Potsdam (AIP) en Allemagne, en collaboration avec des collègues en Chine et en Estonie, pensent maintenant avoir fait une découverte étonnante et même fascinante.

Ils expliquent en effet dans un article publié dans le prestigieux journal Nature Astronomy, et pour une fois en accès libre, que des mesures de décalages Doppler vers le rouge et le bleu, subtilement analysées, ont révélé ce que personne n’avait encore vu. Non seulement on peut trouver des galaxies et des amas galactiques en rotation mais les filaments eux-mêmes, formés de galaxies et d’amas de galaxie, sont grossièrement en rotation sur des centaines de millions d’années-lumière alors qu’ils n’ont qu’un diamètre de l’ordre de quelques millions d’années-lumière.

Noam Libeskind, le cosmologiste initiateur du projet à l’AIP précise au sujet de cette découverte dans un communiqué de l’institut Leibniz que : « À ces échelles, les galaxies se comportent comme des particules de poussière. Elles se déplacent sur des orbites en forme d’hélices ou des tire-bouchons, virevoltant autour du milieu du filament tout en le longeant. Un tel mouvement de rotation n’avait jamais été vu auparavant à des échelles aussi énormes, et cela implique qu’il doit y avoir un mécanisme physique encore inconnu responsable de couples de force mettant en rotation ces objets ».

Tidal Torque Theory ou matière noire quantique superfluide ?

Que penser de l’affirmation dans la dernière phrase ? Remarquablement, et comme le signalent les auteurs de l’article dans Nature Astronomy, une autre équipe de chercheurs est arrivée, presque en même temps qu’eux, à la conclusion que les filaments cosmiques devaient exhiber des mouvements de rotation à grandes échelles, mais sur des bases théoriques cette fois.

Ainsi, Mark Neyrinck, de l’université du Pays basque, à Bilbao en Espagne, a mené des recherches avec ses collègues qui ont abouti à un article publié dans la célèbre Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS). En étudiant les données générées par une fameuse simulation numérique avec des particules de matière noire, la Simulation du Millénaire (Millennium Simulation), ces chercheurs ont montré qu’il devait bien y avoir des mouvements tourbillonnant dans les filaments cosmiques et en avaient fait part à l’équipe de Noam Libeskind.

Selon eux, ces mouvements s’expliqueraient bien dans le cadre du modèle cosmologique standard et en faisant intervenir un mécanisme bien connu esquissé au début de cet article et que cosmologistes et astrophysiciens appellent la Tidal Torque Theory (TTT). Mais de quoi s’agit-il ?

Pour le comprendre, il faut rappeler que l’on a pensé un temps que la structure spirale des galaxies, et surtout leur rotation, était un reste d’un état de turbulence du fluide de matière initialement sous forme de plasma laissé par le Big Bang, et composé ensuite essentiellement d’hydrogène et d’hélium. C’est une idée qui avait été avancée par von Weizsacker (1947) et Gamow (1952). Mais comme l’explique le prix Nobel de Physique James Peebles dans son célèbre ouvrage Principles of Physical Cosmology, cette idée a été abandonnée, dans sa forme initiale en tout cas, car en contradiction avec les observations des prédictions que l’on en a tiré plus tard dans le cadre la théorie du Big Bang. Fred Hoyle, vers 1950, puis Peebles lui-même à partir de 1969, vont expliquer la rotation des galaxies par les effets de couple des forces de marée entre galaxies naissantes, précisément dans le cadre de la Tidal Torque Theory.

L’idée est, comme on l’a dit, de partir avec un nuage de matière inhomogène en effondrement gravitationnel. Il va se fragmenter en nuages plus petits pouvant devenir en rotation sur eux-mêmes parce que le moment cinétique total du nuage se répartit alors entre les nuages eux-mêmes en rotation et les mouvements orbitaux de ces nuages les uns autour des autres en interaction par des forces de marée comme c’est le cas entre la Terre et la Lune.

Toutefois, toujours dans le cadre du modèle cosmologique standard avec matière et énergie noire, Mark Neyrinck et ses collègues suggèrent également une autre piste basée sur l’hypothèse que la matière noire se comporte en fait comme un superfluide quantique. On sait qu’il peut se produire des phénomènes intéressants avec des lignes de tourbillons dans de tels superfluides par les expériences faites et les théories concernant l’hélium 4 superfluide.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/cosmologie-stupefiant-filaments-cosmiques-amas-galaxies-seraient-rotation-88029/

Science : que révèle la nouvelle carte de la matière noire sur le cosmos ?

Une équipe internationale de chercheurs a créé la carte la plus grande et la plus détaillée de la distribution de la matière dite noire dans l’Univers.

Les résultats sont surprenants car ils montrent qu’elle est légèrement plus lisse et plus étendue que ce que les meilleures théories actuelles prédisent.

L’observation semble s’écarter de la théorie de la relativité générale d’Einstein, ce qui pose une énigme aux chercheurs.

Les résultats ont été publiés par la Dark Energy Survey Collaboration.

La matière noire est une substance invisible qui imprègne l’espace. Elle représente 80 % de la matière de l’Univers.

Les astronomes ont pu déterminer où elle se trouvait car elle déforme la lumière des étoiles lointaines. Plus la distorsion est grande, plus la concentration de matière noire est importante.

Le Dr Niall Jeffrey, de l’École normale supérieure de Paris, qui a reconstitué la carte, indique que ce résultat pose un « vrai problème » pour la physique.

« Si cette disparité est vraie, alors peut-être qu’Einstein avait tort », explique-t-il à BBC News. « Vous pourriez penser que c’est une mauvaise chose, que la physique est peut-être brisée. Mais pour un physicien, c’est extrêmement excitant. Cela signifie que nous pouvons découvrir quelque chose de nouveau sur la façon dont l’Univers est réellement », dit-il.

Le professeur Carlos Frenk, de l’université de Durham, qui était l’un des scientifiques qui se sont appuyés sur les travaux d’Albert Einstein et d’autres pour développer la théorie cosmologique actuelle, confie qu’il avait des émotions mitigées en apprenant la nouvelle.

« J’ai passé ma vie à travailler sur cette théorie et mon cœur me dit que je ne veux pas la voir s’effondrer. Mais mon cerveau me dit que les mesures étaient correctes, et que nous devons envisager la possibilité d’une nouvelle physique », admet le professeur Frenk.

« Ensuite, mon estomac se crispe, car nous n’avons aucun terrain solide à explorer, car nous n’avons aucune théorie de la physique pour nous guider. Cela me rend très nerveux et craintif, car nous entrons dans un domaine totalement inconnu et qui sait ce que nous allons trouver », poursuit-il.

En utilisant le télescope Victor M Blanco au Chili, l’équipe à l’origine de ces nouveaux travaux a analysé 100 millions de galaxies.

La carte montre comment la matière noire s’étend dans l’Univers. Les zones noires sont de vastes zones de néant, appelées vides, où les lois de la physique pourraient être différentes. Les zones claires sont les endroits où la matière noire est concentrée. On les appelle « halos » car c’est en leur centre que se trouve notre réalité. En leur sein se trouvent des galaxies comme notre propre Voie lactée, qui brillent comme de minuscules joyaux sur une vaste toile cosmique.

Selon le Dr Jeffrey, qui fait également partie d’un département de l’University College London, la carte montre clairement que les galaxies font partie d’une structure invisible plus vaste.

« Personne dans l’histoire de l’humanité n’a été capable de regarder dans l’espace et de voir où se trouve la matière noire dans une telle mesure. Les astronomes ont été en mesure de construire des images de petites parcelles, mais nous avons dévoilé de nouvelles et vastes étendues qui montrent beaucoup plus de sa structure. Pour la première fois, nous pouvons voir l’Univers d’une manière différente ».

Mais la nouvelle carte de la matière noire ne montre pas tout à fait ce que les astronomes attendaient. Ils ont une idée précise de la répartition de la matière 350 000 ans après le Big Bang, grâce à un observatoire orbital de l’Agence spatiale européenne appelé Planck. Il a mesuré le rayonnement encore présent à ce moment-là, appelé le fond diffus cosmologique, ou plus poétiquement, la « lueur de la création ».

S’inspirant des idées d’Einstein, les astronomes, comme le professeur Frenk, ont élaboré un modèle pour calculer comment la matière devait se disperser au cours des 13,8 milliards d’années suivantes, jusqu’à aujourd’hui. Mais les observations réelles de la nouvelle carte sont fausses de quelques pour cent – elles montrent que la matière est répartie de manière légèrement trop uniforme.

En conséquence, le professeur Frenk pense que notre compréhension du cosmos pourrait connaître de grands changements.

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« Nous avons peut-être découvert quelque chose de vraiment fondamental sur le tissu de l’Univers. La théorie actuelle repose sur des piliers très sommaires faits de sable. Et ce que nous voyons peut-être, c’est l’effondrement de l’un de ces piliers. »

Mais d’autres, comme le professeur Ofer Lahav, de l’University College London, ont un point de vue plus conservateur.

« La grande question est de savoir si la théorie d’Einstein est parfaite. Elle semble passer tous les tests, mais avec quelques déviations ici et là. Peut-être que l’astrophysique des galaxies a juste besoin de quelques ajustements. Dans l’histoire de la cosmologie, il y a des exemples où les problèmes ont disparu, mais aussi des exemples où la pensée a changé. Il sera fascinant de voir si la « tension » actuelle en cosmologie conduira à un nouveau changement de paradigme », ajoute-t-il.

La collaboration DES regroupe plus de 400 scientifiques de 25 institutions dans sept pays.

Source : https://www.bbc.com/afrique/monde-57281845

Des ponts cachés de matière noire entre les galaxies de l’Univers local

La matière gouverne la dynamique de notre Univers. Les astronomes le savent. Et l’intelligence artificielle vient tout juste de leur permettre de mettre à jour ce qui ressemble à des structures filamenteuses constituées de l’énigmatique matière noire. Comme des ponts cachés entre les galaxies qui nous entourent. De quoi retracer l’histoire et entrevoir l’avenir de notre Univers local.

La matière noire, rappelons-le, est une matière insaisissable qui pourtant compose 80 % de notre Univers. Ce que l’on sait peut-être un peu moins, c’est qu’elle constitue également le squelette de ce que les cosmologistes appellent la toile cosmique. Cette structure à grande échelle qui influence le mouvement des galaxies.

Comme son nom l’indique bien, la matière noire reste invisible aux astronomes. Ils ne peuvent pas mesurer directement sa distribution. Pour s’en faire une idée, ils doivent étudier son influence gravitationnelle sur les objets qui peuplent l’Univers. Les galaxies, par exemple. Et la tâche se complique lorsque les chercheurs s’intéressent à sa distribution dans notre environnement proche. Car au fil du temps, la structure à grande échelle de notre Univers s’est complexifiée.

Des astrophysiciens avaient déjà tenté de cartographier la toile cosmique locale en partant d’un modèle d’Univers primitif et en le laissant évoluer pendant des milliards d’années. Une méthode gourmande en temps de calcul. Et qui avait échoué à donner des résultats détaillés. Cette fois, les chercheurs, parmi lesquels une équipe de l’université Penn State (États-Unis), ont adopté une approche totalement différente. Grâce à l’apprentissage automatique, l’intelligence artificielle, en somme, ils ont construit un modèle qui utilise des informations sur la distribution et le mouvement des galaxies pour prédire la distribution de la matière noire.

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Reconstitué l’histoire et lire l’avenir de l’Univers local
Les chercheurs ont ensuite appliqué leur modèle à des données réelles de l’univers local issues du catalogue de galaxies Cosmicflow-3. Il contient des données complètes sur la distribution et le mouvement de plus de 17.000 galaxies à proximité de la Voie lactée. À proximité de la Voie lactée signifiant tout de même dans un rayon de moins de 650 millions d’années-lumière.

Cette carte de la toile cosmique locale reproduit des structures connues de premier plan comme la « Feuille locale » — une région de l’espace contenant la Voie lactée et des galaxies voisines partageant la même vitesse particulière — et le « Vide local » — une région de l’espace relativement vide à côté du groupe local.

Mais la carte identifie surtout plusieurs nouvelles structures parmi lesquelles des filaments qui relient les galaxies. Comme des sortes de ponts cachés de matière noire. Et les astronomes espèrent désormais que l’étude de ces structures les aidera non seulement à élucider la nature de la matière noire, mais aussi à tirer des informations importantes sur le destin des galaxies. Puisque la matière noire contrôle la dynamique de l’Univers, ces ponts pourraient par exemple révéler si la Voie lactée et la galaxie d’Andromède, qui se rapprochent lentement l’une de l’autre, finiront par entrer en collision.

En ajoutant plus de galaxies à leur modèle, les chercheurs espèrent encore en améliorer la précision. Pour lire dans l’avenir de l’Univers local ou pour reconstituer fidèlement son passé.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronomie-ponts-caches-matiere-noire-galaxies-univers-local-39938/

Surprenante découverte de 36 galaxies qui ont connu un « baby-boom » d’étoiles en même temps

Elles évoluent à des millions d’années-lumière les unes des autres. Pourtant, des astronomes ont découvert que ces 36 galaxies naines ont connu un « baby-boom » d’étoiles au même moment. Il y a environ trois milliards d’années. Une découverte qui pourrait remettre en question ce que les chercheurs imaginent de la croissance des galaxies.

Des galaxies qui évoluent à des millions d’années-lumière les unes des autres devraient avoir des histoires totalement indépendantes. Mais aujourd’hui, des chercheurs de l’université Rutgers (États-Unis) nous présentent pas moins de 36 galaxies naines séparées parfois de distances allant jusqu’à 13 millions d’années-lumière et qui ont connu une sorte de « baby boom » d’étoiles au même moment.

« Il semble que ces galaxies ont répondu à un changement à grande échelle dans leur environnement. Un peu comme une économie florissante peut mener sur Terre à un véritable baby-boom », explique Charlotte Olsen, chercheur, dans un communiqué de l’université Rutgers. Rappelant également que les galaxies naines sont à la fois les plus courantes dans notre Univers et aussi les plus sensibles aux variations des conditions locales.

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Les modèles d’évolution des galaxies sont-ils à revoir ?
En analysant, d’une part la luminosité de quelques-unes de leurs étoiles en particulier, et d’autre part, la luminosité globale de ces 36 galaxies, les chercheurs racontent qu’elles ont d’abord simultanément arrêté de former des étoiles il y a six milliards d’années. Puis, qu’elles ont de nouveau connu des naissances il y a trois milliards d’années. Comprendre ce phénomène pourrait aider les astronomes à cerner comment les galaxies évoluent. Un taux de natalité peut par exemple augmenter lorsque des galaxies entrent en collision ou interagissent. Il peut diminuer lorsqu’une galaxie perd le gaz qui lui sert à former des étoiles.

Dans ce cas, les chercheurs estiment que les 36 galaxies naines qu’ils ont étudiées ont répondu à un changement environnemental d’envergure. Une rencontre avec un gigantesque nuage de gaz ? Il semble en tout cas que les modèles établis de croissance des galaxies doivent être revus. Et encore plus s’il s’avère que le phénomène ne puisse pas être expliqué par les théories actuelles de la cosmologie.

Futura dans les Étoiles, c’est le rendez-vous incontournable des amateurs d’astronomie et d’espace. Tous les 1ers du mois, retrouvez-nous pour un tour complet des éphémérides du mois, avec des conseils pour observer au mieux ce qu’il se passe dans le ciel. Un épisode spécial publié tous les 15 du mois vous proposera d’en apprendre plus sur un objet ou un événement particulier qui marquera l’actualité astronomique et spatiale.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/univers-surprenante-decouverte-36-galaxies-ont-connu-baby-boom-etoiles-meme-temps-87617/

Découverte de la plus ancienne galaxie spirale connue

Pour mieux comprendre l’origine des galaxies, les cosmologistes et les astrophysiciens repoussent sans cesse les limites de leurs instruments. L’un des derniers en date, Alma, leur a permis de débusquer une galaxie spirale déjà bien développée alors que le cosmos observable n’avait que 1,4 milliard d’années.

On doit à Edwin Hubble une classification des galaxies qu’il a proposée et développée avant la seconde guerre mondiale. Elle comporte trois grands types. Il y a les spirales, contenant d’importantes quantités de gaz et de poussières, avec un disque où l’on trouve de jeunes étoiles et un bulbe plus ou moins important contenant des vieilles étoiles. Viennent ensuite les elliptiques, principalement constituées de vieilles étoiles et pauvres en gaz et poussières, qui ont une structure sphéroïdale. Et enfin les irrégulières, de plus petite taille et riches en jeunes étoiles.

Hubble avait aussi proposé une séquence d’évolution reliant ces galaxies qui aujourd’hui n’est plus acceptée. Le modèle simple qu’il avait avancé pour expliquer la naissance des galaxies et leur structure en disque et que l’on peut, par exemple, retrouver présenté dans le célèbre cours de l’Université de Berkeley sur la mécanique a gardé toutefois une certaine pertinence.

Bien sûr, de nos jours, nous avons des modèles beaucoup plus sophistiqués de la naissance des galaxies (proposés et développés par exemple par le prix Nobel de physique James Peebles), notamment parce que nous disposons d’un océan de données observationnelles dont Hubble et ses contemporains ne disposaient pas et qu’il nous est possible de les traiter avec des ordinateurs ou simplement des simulateurs autrement plus puissants que de son temps également.

Reste qu’il existe encore des énigmes concernant la naissance et l’évolution des galaxies, même si des perspectives nouvelles ont émergé depuis une décennie au point de constituer le paradigme dominant de nos jours, comme l’a expliqué à Futura le cosmologiste Romain Teyssier.

Le cosmos observable il y a 12,4 milliards d’années
Pour résoudre ces énigmes, on cherche donc à observer le tout début de la formation des galaxies et donc à remonter de plus en plus loin dans le passé à l’aide d’observations. L’une des dernières en date n’est autre qu’un record de distance pour une galaxie spirale cataloguée sous le nom de BRI 1335-0417.

C’est une équipe d’astrophysiciens japonais qui a récemment annoncé sa découverte via notamment un article dans Science et qui explique que la galaxie a été découverte grâce à l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma). Le réseau de radiotélescopes a capté des photons provenant de BRI 1335-0417 qui ont été émis alors que le cosmos observable n’était âgé que de 1,4 milliard d’années, il y a donc 12,4 milliards d’années, ce qui bat le précédent record dont Futura avait parlé dans le précédent article ci-dessous.

La taille de BRI 1335-0417 est intrigante, elle est déjà d’au moins 30.000 années-lumière de diamètre, soit un tiers de celle notre Galaxie qui est aussi une spirale. On peut suspecter qu’elle est encore plus grande et que nous n’avons pas encore la puissance pour observer ses bords externes car la formation stellaire y serait moins importante, ce qui les rendrait moins lumineux. Les chercheurs estiment toutefois que la jeune galaxie était déjà presque aussi massive que la Voie lactée.

De nouveau, on est confronté au problème de la croissance rapide des galaxies, ce qui a des implications sur les modèles qui peuvent en rendre compte. On sait notamment que le modèle avec des filaments de matière noire froide canalisant des courants d’hydrogène et d’hélium produit par le Big Bang permet justement de faire croître plus vite des galaxies que si l’on suppose que leur croissance se produit à l’occasion de fusion entre des galaxies naines, donnant des galaxies plus massives qui vont accréter à leur tour des galaxies naines et parfois entrer en collision avec d’autres galaxies géantes.

Ce qui est sûr, c’est que BRI 1335-0417 forme activement des étoiles et contient d’importantes quantités de poussières. Mais se pose alors le problème de savoir ce qu’elle est devenue de nos jours. Si les galaxies spirales sont des objets fondamentaux dans l’Univers, représentant jusqu’à 70 % du nombre total de galaxies, on pense toujours qu’à la suite de collisions elles deviennent des galaxies elliptiques pauvres en gaz et en poussières, ce qui stoppe la formation de nouvelles étoiles.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/hubble-decouverte-plus-ancienne-galaxie-spirale-connue-40258/https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/hubble-decouverte-plus-ancienne-galaxie-spirale-connue-40258/

Un nouveau cycle d’éruptions solaires pourrait mettre le monde à genoux

Comment se préparer à un orage électromagnétique de grande ampleur?

Il est certes l’astre qui offre la vie à toute chose sur Terre. Mais alors qu’il est entré en 2020 dans un nouveau cycle de onze ans d’éruptions majeures, le soleil pourrait aussi être responsable, dans les années qui viennent, de désastres dont notre monde technologique peine encore à imaginer l’ampleur.

Il lui suffit pourtant de regarder l’histoire, plus ou moins proche, pour comprendre les ravages potentiels. Comme le rappelle Bloomberg, le plus puissant des orages électromagnétiques reconnus comme tels par l’humanité remonte à 1859.

Nommé le Carrington Event et décrit comme une «super tempête solaire parfaite», il aurait détruit une grande quantité du précieux ozone stratosphérique et a provoqué une surcharge électrique sur les réseaux télégraphiques nord-américains; certains opérateurs ont rapporté des électrocutions et que certaines stations avaient pris feu.

Plus proche de nous, en mars 1989, une autre de ces éruptions solaires, propulsant «un jet de matière grand comme trente-six fois la Terre à plus de 1,6 million de kilomètres/heure» a plongé pendant neuf heures six millions de Québecois et Québécoises dans le noir et dans le froid.

Les dangers sont donc bien réels, et le sont d’autant plus que depuis 1859 ou 1989, le monde est devenu absolument dépendant d’une fourniture électrique régulière et sans cahot, comme l’a montré le récent désastre texan, ainsi que sur les centaines de technologies et satellites qui règlent chacun des aspects de sa vie quotidienne.

Ces éruptions constituent un danger existentiel pour les satellites orbitant autour de la Terre, notamment pour l’omniprésent et vital global positioning system, pour les grilles et appareils électriques, pour les ondes radio ou pour les équipages d’avion (danger de cataracte pour les pilotes, auquel s’ajoute le risque de fausse-couche pour les femmes).

Bref: une très grosse éruption, comme la Terre en essuie tous les 150 ans selon les scientifiques, serait à même de plonger le monde dans le chaos. Concentrée sur le seul cas des États-Unis, une étude de l’American Geophysical Union parue en 2017 estime qu’un tel événement pourrait toucher 66% de la population américaine et représenter un coût économique de 41,5 milliards de dollars par jour.

Comme le rappelle Bloomberg, les observateurs sur le plancher des vaches peuvent constater, en temps réel, la survenance d’éruptions solaires. Ils ne peuvent en revanche réellement en connaître la nature et la dangerosité que lorsque la vague atteint des satellites spécialisés dans ces menaces, situés à un million de kilomètres de notre planète: à ce point, explique le site, il ne reste que 60 à 90 minutes avant que l’orage ne balaie la Terre.

Comment alors le monde peut-il se préparer à un tel orage? Certaines choses peuvent être imaginées pour en mitiger les effets –modernisation et consolidation des grilles électriques, utilisation généralisée de protections contre leur surcharge, plus grande utilisation de métaux non-magnétiques, etc.

Les scientifiques, appuyés par de récents programmes gouvernementaux renforçant leur rôle, semblent néanmoins s’accorder sur un point. Seule une «météo solaire» plus précise, une plus grande prévisibilité des orages électromagnétiques et une connaissance fine de leurs effets prévisibles peuvent permettre à l’humanité de mieux faire face à ce qu’elle ne peut de toute façon pas maîtriser.

Source : https://korii.slate.fr/tech/technologie-danger-cycle-eruptions-solaires-orages-electromagnetiques-electricite-meteo

Les habitants du Pacifique prêts pour l’éclipse de la « super Lune »

Les astronomes de la région Pacifique auront les yeux rivés au ciel mercredi soir pour observer une « super Lune » de couleur rougeâtre à l’occasion d’une éclipse totale, la première éclipse totale lunaire depuis deux ans.

Ce spectacle exceptionnel se produira au moment où la lune sera à son périgée, point le plus proche de la Terre. Du Pacifique à l’Ouest de l’Amérique du Nord, les amateurs pourront découvrir cette énorme lune de couleur rouge-orange.

Cet événement exceptionnel se produira entre 11H11 et 11H25 GMT, soit dans la soirée à Sydney et avant l’aube à Los Angeles, c’est-à-dire au moment où la Lune sera dans l’ombre de la Terre.

A ce moment là, la couleur de l’astre lunaire va foncer pour devenir rouge, rappelant les lueurs à l’heure du lever ou du coucher du soleil.

A la différence d’une éclipse solaire, ce phénomène ne présente aucun danger pour la vue.

Cette éclipse sera différente car elle coïncide avec une « super Lune » c’est-à-dire que la pleine lune apparaîtra relativement plus grosse que la moyenne car elle sera assez proche de la Terre, à 358.000 km, ce qui lui vaut ce qualificatif.

À ce moment-là, la lune apparait 30% plus lumineuse et 14% plus grande qu’à son point le plus éloigné.

« C’est très important », souligne Andrew Jacobs conservateur de l’astronomie à l’Observatoire de Sydney qui réunira des amateurs et des experts lors d’une soirée pour l’événement.

« Je m’attends à une nuit claire », a-t-il ajouté.

L’événement sera retransmis en direct et 20.000 personnes se sont déjà inscrites.

Pour ceux qui souhaitent profiter de ce spectacle exceptionnel, M. Jacobs estime que c’est en « Australie, Nouvelle-Zélande et dans une grande partie du Pacifique » que la vue sera la plus saisissante.

« Le continent américain pourra l’observer tôt le matin mais (ils) ne verront pas nécessairement toutes les parties de l’éclipse ».

Cette « super Lune », ne devrait pas être observable depuis l’Europe, l’Afrique et le Moyen-Orient.

Dans l’histoire, les éclipses qu’elles soient lunaires ou solaires étaient de mauvaise augure, notamment chez les Incas.

Certaines communautés Aborigènes australiennes y voyaient le signe que quelqu’un qui était parti avait été blessé ou tué.

Ceux qui rateront le spectacle de mercredi devront attendre 2033 pour assister à la prochaine « Lune de sang », comme la désignent les Américains.

Source : https://actu.orange.fr/societe/high-tech/les-habitants-du-pacifique-prets-pour-l-eclipse-de-la-super-lune-CNT000001Bee0Q.html

Un noyau riche en particules de vent solaire primitives : la clé de l’énigme de la convection de la Terre ?

Depuis des décennies, géophysiciens et géochimistes sont confrontés à des données contradictoires concernant l’état de convection du manteau de la Terre impliqué dans la dérive des continents. Des cosmochimistes viennent d’éclairer l’énigme sous un nouveau jour en montrant que le noyau de la Terre pouvait avoir piégé des particules de vent solaire au début de la formation de notre Planète.

La sismologie et la géochimie se sont constituées comme sciences avec un corpus déjà relativement important en quelques décennies au début du XXe siècle. Elles ont fait des progrès majeurs après la seconde guerre mondiale, accompagnant largement l’essor de la théorie de la tectonique des plaques au cours des années 1960 et 1970, largement épaulées par les progrès du paléomagnétisme. Il faut dire, en ce qui concerne la sismologie, qu’elle est une clé importante de la découverte de gisements de pétrole et qu’elle permet de détecter des explosions nucléaires souterraines et d’évaluer la puissance des essais. Cartographier le champ magnétique du fond des océans était aussi un bon moyen pour pouvoir détecter plus tard des perturbations dans les cartes magnétiques causées par un sous-marin nucléaire en perdition.

Les géologues ont heureusement pu bénéficier des progrès de ces sciences pour faire aussi de la recherche fondamentale et l’étude des ondes sismiques a confirmé que le manteau silicaté de la Terre, sous sa croûte, était bien animé de mouvements de convection pouvant contribuer à la dérive des continents. Le manteau est bien sûr largement solide à une échelle de temps courte de quelques jours. Mais, tout comme les glaciers peuvent s’écouler comme de l’eau sur une échelle de temps de quelques années, les roches du manteau se comportent bel et bien comme de l’eau chauffée dans une casserole à l’échelle des millions d’années.

Pour les sismologues, c’est tout le manteau de la Terre qui est dans un état convectif. Le noyau métallique de la Terre étant partiellement liquide, il devait bien être en convection lui aussi, ce qui permet d’ailleurs de comprendre l’origine de son champ magnétique, mais manteau et noyau, malgré quelques couplages physiques, devaient largement vivre leur vie chacun de leur côté, sans se mélanger chimiquement.

L’énigme de la convection du manteau de la Terre
Seulement voilà, les géochimistes ne pouvaient pas être d’accord.

En effet, en analysant les compositions isotopiques des laves produites au niveau de dorsales océaniques, on trouvait des rapports d’isotopes d’hélium et de néon différents de ceux émis au niveau des volcans d’Hawaï, de l’île de la Réunion ou encore de l’Islande.

Les MORB (pour Mid-Ocean Ridge Basalts, en anglais) au niveau des dorsales médio-océaniques proviennent de la fusion partielle du manteau supérieur à faible profondeur, environ 20 kilomètres voire à 80 kilomètres suite à la remontée d’un diapir, un panache de roches chaudes mais solides.

Mais les laves très fluides et chaudes faisant éruption au niveau des OIB (pour Ocean-Island Basalts, en anglais), leur origine est différente. Elles sont associées à ce que l’on appelle des points chauds et la matière ignée qui les constitue prendrait naissance à au moins 700 kilomètres de profondeur et plus probablement à la base du manteau inférieur, à plus de 2.500 kilomètres de profondeur.

L’interprétation la plus simple de ces données c’est que le manteau n’est pas totalement en convection car sinon sa composition chimique serait uniforme et c’est ce que l’on constaterait dans les laves en surface. Mais, on l’a dit, les sismologues ont réfuté cette affirmation.

Plusieurs solutions ont été proposées pour résoudre la contradiction, par exemple un manteau doublement convectif et une autre d’entre elles avait été exposée par Futura dans le précédent article ci-dessous. Avec un manteau doublement convectif, on serait donc en présence de deux réservoirs chimiques qui se mélangent peu. Le manteau supérieur, qui a largement dégazé au début de l’histoire de la Terre en contribuant à la naissance de son atmosphère pourrait donc avoir une composition chimique différente du manteau inférieur, gardant en mémoire une composition plus primitive de la Terre.

Des gaz rares du vent solaire piégés dans les noyaux métalliques
Mais voilà qu’une équipe de cosmochimistes de l’université de Heidelberg vient de publier un article dans Communications Earth & Environment faisant état d’une découverte qui permet d’envisager l’énigme de la convection du manteau de la Terre sous un nouveau jour. Ils sont parvenus à analyser précisément la composition isotopique de deux gaz rares, l’hélium et le néon, dans une météorite métallique de type sidérite, trouvée en 1927 aux États-Unis : la météorite Washington County.

Source : https://www.futura-sciences.com/planete/actualites/geologie-noyau-riche-particules-vent-solaire-primitives-cle-enigme-convection-terre-14356/

Question de la semaine : quelle est la forme de l’Univers ?

Notre Univers est-il vertical, horizontal ou circulaire ? C’est notre question de lecteur de la semaine.

« Notre bel Univers est-il vertical, horizontal et/ou circulaire ? », nous demande Aksil Tikjda sur la page Facebook de Sciences et Avenir. C’est notre question de la semaine. Merci à tous pour votre participation !

Un Univers que l’on a longtemps pensé plat…
Quelle est donc la forme de l’Univers ? Depuis une décennie, la réponse semblait acquise : plat. Ainsi deux rayons lumineux peuvent voyager toujours en ligne droite sans se rencontrer. Or, un article publié en 2019 dans la revue Nature Astronomy par une équipe italienne revient sur cette « platitude » qui semblait si bien intégrée dans le modèle cosmologique dominant. Il suggère que l’Univers serait sphérique et donc « fermé », ce qui signifie qu’un rayon lumineux partant d’un point finirait par revenir à son point de départ. C’est pour l’heure une hypothèse de travail qui n’est pas encore tranchée et qui traduit le fait que les cosmologistes ne sont pas pleinement satisfaits de leur modèle.

… mais qui pourrait être sphérique !
Pour comprendre, rappelons que la théorie de la relativité générale d’Einstein a changé notre conception de l’espace et du temps : la matière courbe l’espace et la courbure de l’espace guide la lumière. C’est dans le cadre de la relativité générale que Georges Lemaître et Alexandre Friedmann, indépendamment, ont imaginé trois géométries possibles en fonction du contenu de l’Univers. Chaque géométrie est définie par une certaine courbure de l’espace, qui peut être positive, nulle ou négative. Si la densité de matière est supérieure à une certaine valeur critique – égale à 10-29g/cm3, soit 0 virgule 28 zéros suivi de 1-, alors l’espace a une courbure positive, l’Univers pourrait être représenté comme une sphère dotée d’une géométrie qui ne nous est pas familière. Par exemple la somme des angles d’un triangle y serait supérieure à 180°.

Une telle géométrie suppose un Univers fermé, parce que la lumière d’un astre finirait par revenir à son point de départ. C’est ce cas qui est aujourd’hui discuté dans l’article de Nature Astronomy. Même si depuis plus d’une décennie sur la base des données de la sonde américaine Wmap et de l’observatoire européen Planck, c’est la courbure nulle qui a la faveur des cosmologistes. Un espace à courbure nulle est la conséquence d’une densité de matière exactement égale à la densité critique. Il correspond à un Univers plat. Enfin la troisième géométrie – hyperbolique – est celle qui correspond à une densité de matière inférieure à la densité critique. Alors l’espace est hyperbolique que l’on pourrait représenter en forme de selle de cheval, et la somme des angles d’un triangle y est inférieure à 180°.

Les cosmologistes en plein débat
Les satellites cosmologiques Wmap, lancé en 2001, et Planck, en 2009, ont examiné en détail la première lumière de l’Univers -le fond diffus cosmologique, qui a été émise lorsque le Cosmos avait 380.000 ans. Ces missions ont tranché en faveur d’une courbure nulle de l’espace et donc un univers à géométrie plane. Cela favorise le modèle cosmologique appelé « Lambda CDM » c’est-à-dire lambda Cold Dark matter où le contenu de l’Univers est dominé à près de 70% par une énergie noire qui accélère l’expansion de l’Univers, tandis que la matière noire- aux alentours de 25% est sous forme froide, c’est-à-dire qu’elle interagit très faiblement avec la matière ordinaire. Or, au cours de ces dernières années, plusieurs observations semblent s’opposer aux prédictions de ce modèle. D’abord, théoriciens et observateurs n’ont pas la même estimation du taux d’expansion de l’Univers.

A la base de l’hypothèse détaillée dans l’article de Nature Astronomy, le fait que la lumière du fond diffus cosmologique semble déviée par une quantité de masse plus importante que celle supposée par le modèle en vigueur. Comme le soulignent les auteurs de l’article, « un Univers fermé pourrait expliquer une explication physique de cet effet. » Une conclusion qu’est venu rapidement tempérer un autre article. Les astrophysiciens George Efstathiou et Steven Gratton de l’Université de Cambridge y expliquent que l’anomalie de gravité pourrait simplement être due à un biais statistique, insistant sur le fait qu’il faut réanalyser les données avant d’abandonner le modèle d’Univers plat qui explique de nombreuses autres observations. Une chose est sûre : les cosmologistes sont en plein débat !

Source : https://www.sciencesetavenir.fr/espace/univers/quelle-est-la-forme-de-l-univers_154388