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Il y a des anneaux de lumière infinis autour des trous noirs. Voici comment nous pourrions les voir

 

Il y a un an, l’histoire est entrée dans l’histoire. Le long travail minutieux des scientifiques du monde entier a produit la toute première image directe de l’horizon des événements d’un trou noir , un monstre supermassif appelé M87 * éloigné de 55 millions d’années-lumière. Cette image glorieuse, dorée et floue a confirmé bon nombre de nos idées sur les trous noirs .

 

Mais la science ne s’est pas arrêtée lorsque l’image est entrée. Une équipe de scientifiques a maintenant effectué des calculs basés sur ce que nous avons appris de M87 * combiné avec les prédictions de relativité générale [19459003 ], pour prédire davantage comment un jour nous pourrions voir ces objets de manière beaucoup plus détaillée.

Les trous noirs sont d’une intensité incroyablement gravitationnelle. Non seulement ils sont si massifs que même la vitesse de la lumière est trop lente pour atteindre la vitesse de fuite contre leur attraction gravitationnelle, ils courbent également le chemin du passage de la lumière autour d’eux, au-delà de l’horizon des événements.

Si un photon qui passe est un peu trop près, il sera piégé en orbite autour du trou noir . Cela crée ce qu’on appelle un «anneau de photons» ou « sphère de photons », un anneau de lumière parfait prévu pour entourer le trou noir, à l’intérieur du bord intérieur du disque d’accrétion, mais en dehors de l’horizon des événements.

Ceci est également connu comme l’orbite stable la plus intérieure, et vous pouvez le voir dans l’image ci-dessous, créée par l’astrophysicien Jean-Pierre Luminet en 1978 .

jpl black hole (Jean-Pierre Luminet)

Des modèles de l’environnement du trou noir suggèrent que l’anneau de photons devrait créer une sous-structure complexe composée de des anneaux de lumière infinis – un peu comme l’effet que vous voyez dans un miroir à l’infini .

“L’image d’un trou noir contient en fait une série d’anneaux imbriqués” , a expliqué l’astrophysicien Michael Johnson du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

“Chaque anneau successif a à peu près le même diamètre mais devient de plus en plus net parce que sa lumière a orbité le trou noir plusieurs fois avant d’atteindre l’observateur. Avec l’image EHT actuelle, nous avons juste aperçu la complexité complète qui devrait émerger à l’image de tout trou noir. ”

m87 (Event Horizon Telescope)

Dans cette première image historique de M87 * (ci-dessus), nous pouvons voir le disque d’accrétion – c’est la partie orange-or brillant. La partie noire au centre est l’ombre du trou noir. Nous ne pouvons pas réellement voir la sphère de photons, car l’anneau est très fin et la résolution n’est pas assez élevée pour le distinguer, mais il devrait s’asseoir autour du bord de l’ombre du trou noir.

Si nous pouvions le voir, cet anneau nous dirait des choses très importantes sur le trou noir. La taille de l’anneau peut nous indiquer la masse, la taille et la rotation du trou noir. Nous pouvons les déterminer à partir du disque d’accrétion, mais l’anneau de photons nous permettrait de contraindre davantage les données, pour une mesure plus précise.

“Chaque sous-chaîne est constituée de photons orientés vers l’écran de l’observateur après avoir été collectés par la coquille de photons de n’importe où dans l’Univers”, les chercheurs ont écrit dans leur article .

“Par conséquent, dans un cadre idéalisé sans absorption, chaque sous-chaîne contient une image démagnifiée exponentielle distincte de l’Univers entier, chaque sous-chaîne suivante capturant l’Univers visible à un moment antérieur.

“Ensemble, l’ensemble des sous-chaînes s’apparente aux images d’un film, capturant l’histoire de l’Univers visible vu du trou noir.”

Donc, Johnson et son équipe a utilisé la modélisation pour déterminer la faisabilité de la détection des anneaux de photons dans de futures observations. Ils ont constaté que cela pouvait être fait, mais ce ne serait pas facile.

L’imagerie M87 * était un exploit d’ingéniosité et de coopération. Des télescopes du monde entier ont travaillé ensemble pour créer un interféromètre à très longue ligne de base appelé Event Horizon Telescope, où les distances précises et les différences de temps entre les télescopes du réseau peuvent être calculées pour assembler les i r observations. C’est – en termes très, très simples – comme avoir un seul télescope de la taille de la Terre.

“Ce qui nous a vraiment surpris, c’est que si les sous-segments imbriqués sont presque imperceptibles à l’œil nu sur les images – même parfaites – ce sont des signaux forts et clairs pour des réseaux de télescopes appelés interféromètres, “ Johnson a dit .

“Bien que la capture d’images de trous noirs nécessite normalement de nombreux télescopes distribués, les sous-chaînes sont parfaites pour étudier en utilisant seulement deux télescopes très éloignés. L’ajout d’un télescope spatial au Event Horizon Telescope serait suffisant.”

lagrange points (NASA / Xander89 / Wikimedia Commons, CC BY 3.0)

Mettre un télescope en orbite terrestre basse est un bon début , mais nous obtiendra seulement un tir clair de l’un des anneaux.

Pour détecter le deuxième sous-segment, il faudrait aller un peu plus loin que l’orbite terrestre basse, en mettant un télescope sur la Lune. Et pour le troisième, encore plus loin, au-delà de la Lune dans une position stable créée par l’interaction gravitationnelle Soleil-Terre appelée point de Lagrange , L2 dans le diagramme ci-dessus.

Rien de tout cela n’est impossible. La NASA prévoit une mission en équipage sur la Lune. Et nous avons déjà un certain nombre de satellites assis en L2. Évidemment, cela ne se produira pas demain, mais c’est un objectif excitant à atteindre pour la prochaine génération du télescope Event Horizon.

La recherche a été publiée dans Science Advances .

Mars Lander de la NASA vient de se frapper avec une pelle pour se décoller

 

L’atterrisseur InSight de la NASA, qui se trouve actuellement à la surface de Mars, a rencontré des problèmes inattendus lors de sa mission d’exploration et d’étude de la planète.

À savoir, une sonde de creusement qui a été construite pour creuser sous la surface comme un marteau-piqueur coincé parce que le sol de Mars est plus dense que les scientifiques ne le pensaient, Populaire Science rapports .

 

Après quelques tentatives infructueuses pour le retirer, la NASA a dû faire preuve d’un peu de créativité. En fin de compte, il a libéré la sonde en lui donnant un solide coup de fouet avec la pelle d’InSight.

La NASA s’attendait à ce que sa sonde, surnommée “la taupe”, se fraye un chemin à travers un terrain semblable à du sable. Mais parce que le sol martien s’est aggloméré, tout l’appareil s’est coincé en place.

La programmation du bras robotique d’InSight pour se poser sur la taupe était une manœuvre de dernier recours risquée, rapporte PopSci, car elle risquait d’endommager les fragiles lignes électriques et de communication qui se sont fixées à proximité.

Heureusement, les ingénieurs ont passé quelques mois à pratiquer des simulations avant de faire une véritable tentative.

Avec des résultats provisoires que la taupe fonctionne à nouveau, la NASA espère lui redemander de creuser sous la surface de Mars. . .

Cet article a été initialement publié par Futurism . Lisez l’article original .

Trouvez votre sérénité dans ces vues grandioses de la Terre depuis l'espace

 

De notre point de vue ici en surface, cela peut ne pas sembler parfois, mais nous vivons dans un monde à couper le souffle. Et c’est incroyablement spécial. De tous les plus de 4000 exoplanètes que les scientifiques ont découvert jusqu’à présent dans la galaxie élargie, aucune n’est exactement comme la Terre.

 

Malheureusement, la plupart d’entre nous sont coincés ici. Mais, heureusement, l’exploration de l’espace humain se développe, nous permettant de faire un zoom arrière et de profiter de la vue de notre belle planète bleue, étincelante dans l’obscurité de l’espace.

Les astronautes, lorsqu’ils regardent en arrière sur Terre, rapportent des émotions intenses et un changement de perception en voyant cette vue, en personne, de leurs propres yeux. Ils se sentent imprégnés d’émerveillement, d’une profonde compréhension que nous, les humains, habitons tous ensemble ce monde, avec toutes nos luttes et nos efforts. Que nous sommes tous connectés. . ne jouissent pas habituellement.

La vidéo ci-dessus est une collection de scènes de nuit filmées par une caméra montée sur la Station spatiale internationale (ISS) alors qu’elle survole la planète la nuit. . Courbant à l’horizon comme une coquille fragile est une lueur verte. C’est un phénomène appelé airglow , créé par des atomes et des molécules de la haute atmosphère qui ont été excités par le Soleil qui libère cet excès d’énergie sous forme de lumière.

Elle est similaire, mais pas identique, aux aurores (vues dans la seconde moitié de la vidéo), produites lorsque le vent solaire interagit avec des particules chargées dans la magnétosphère terrestre, qui pleuvent dans l’ionosphère, entrent en collision avec transfert d’énergie. Cela aussi est émis sous forme de lumière.

Ici sur Terre, nous voyons beaucoup de corps célestes s’élever. Lever de soleil, tous les matins. Lever de lune. Même, si vous savez où chercher, les élévations planétaires – Venusrise et Marsrise. Si vous étiez sur la Lune, vous verriez quelque chose qui n’apparaît jamais dans nos cieux – Earthrise. . données sur la Lune afin que nous puissions mieux comprendre notre satellite gris.

Mais il est également équipé d’une caméra haute définition, afin que nous, sur Terre, ayons une vue à l’œil de Selene de notre maison.

La vidéo ci-dessus a quelque chose d’assez surréaliste. Il s’agit d’une série d’images fixes capturées par une caméra à bord du satellite Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) de la NASA le 16 juillet 2015, à 1,6 million de kilomètres (1 million de miles).

Non seulement c’est une magnifique image cristalline de notre planète en plein soleil, mais elle montre un côté de notre Lune que nous ne voyons jamais de la Terre. Étant donné que la Lune est verrouillée à la Terre, elle fait toujours face au même côté vers nous.

Le côté éloigné – pas le côté sombre, comme vous pouvez le voir – est très différent. Il manque les plaines volcaniques sombres et basaltiques que nous voyons sur le côté proche, et est beaucoup plus encombrée et cratérisée. C’est peut-être parce que la croûte du côté le plus proche est beaucoup plus mince, ce qui a permis à l’activité volcanique de percer et de se répandre sur les cratères.

On ne sait toujours pas pourquoi les deux côtés sont si différents – cela pourrait être dû à l’influence de la gravité de la Terre – mais les scientifiques tentent de le découvrir.

earth star ( NASA / JPL-Caltech / SSI / Jason Major )

Ne regardons pas si délicat et fragile? Oui – ce n’est pas une étoile. C’est la Terre et la Lune. Voilà à quoi nous ressemblions le 19 juillet 2013 pour le vaisseau spatial Cassini à 1,5 milliard de kilomètres (900 millions de miles) de sa position en orbite autour de Saturne.

L’image couleur la plus célèbre montre la Terre qui jaillit sous les vastes anneaux de Saturne , et Mars et Vénus de l’autre côté. C’est une merveilleuse photo qui met en perspective la taille et la portée et l’espace vide du système solaire.

Mais celui-ci est aussi spécial. Parce que cela nous montre à quel point notre précieuse maison peut briller.

Le mercure brutalement chaud produit de la glace même si c'est la planète la plus proche du soleil

 

Mercure a une réputation, largement influencée par son emplacement – plus proche du Soleil que toute autre planète du système solaire. Cette proximité impitoyable signifie que Mercure devient chaud. Vraiment chaud.

 

Les températures diurnes sur le mercure peuvent atteindre un torride 430 ° Celsius (800 ° Fahrenheit), mais elles chutent également à –180 ° C (–290 ° F) la nuit. Ensuite, il y a des endroits sur Mercure où le Soleil ne brille jamais. . au soleil.

Dans les années 1990, les observations radar au sol de Mercure ont commencé à capter des lectures anormales à l’intérieur de ces PSR noir, mais ce n’est qu’en le vaisseau spatial MESSENGER de la NASA [19459004 ] a visité la planète en 2011 que nous avons eu la chance de confirmer en quoi consistaient réellement ces anomalies: des dépôts de glace d’eau, figés à jamais dans une ombre immobile.

S’il semble ironique que la glace d’eau se perpétue indéfiniment dans un monde aussi incroyablement chaud, c’est parfaitement compréhensible. Néanmoins, le phénomène est explicable: les astéroïdes, les comètes et les météorites peuvent apporter de la glace lorsqu’ils s’écrasent sur les surfaces des planètes, et si ces livraisons de glace se retrouvent dans les cratères sombres, elles ne voient jamais la lumière du soleil et n’ont jamais la possibilité de dégeler.

Non, la véritable ironie réside dans autre chose. Dans une nouvelle étude , les scientifiques proposent qu’au moins une partie de la glace de Mercure soit effectivement produite à cause de la chaleur extrême et punitive que la petite planète subit dans les rayons de notre Soleil.

Cela peut sembler bizarre, mais selon une équipe du Georgia Institute of Technology, c’est un phénomène bien connu.

“Ce n’est pas une idée étrange et hors champ”, explique le chimiste Brant Jones, co-investigateur du laboratoire REVEAL de Georgia Tech (Effets des radiations sur les volatiles et l’exploration) des astéroïdes et des surfaces lunaires).

“Le mécanisme chimique de base a été observé des dizaines de fois dans les études depuis la fin des années 1960.”

Dans le nouveau document de l’équipe, les chercheurs utilisent la modélisation pour explorer comment ce mécanisme chimique pourrait avoir lieu sur Mercure, dans un processus de formation d’eau continu qui repose sur les minéraux de la planète. sol de surface et un processus appelé désorption recombinante (RD).

Les minéraux du sol contiennent des oxydes métalliques, qui sont bombardés par des particules de protons chargées transportées par le vent solaire, entraînant la formation d’hydroxyles liés, d’hydrogène moléculaire et d’eau. Dans l’environnement sans air et sous une chaleur extrême, les molécules H 2 0 seraient libérées du sol de surface, diffusant et dérivant à travers l’environnement sans atmosphère de Mercure.

Si de telles molécules d’eau arrivent à dériver dans les ombres perma de Mercure, elles y gèleront probablement et ne verront plus jamais la lumière du jour.

“L’eau formée à partir de ce mécanisme s’accumulera inévitablement dans les PSR froids et apportera des quantités importantes à la surface de Mercure au cours des périodes géologiques”, expliquent les chercheurs dans leur article .

Dans l’ensemble, les livraisons de glace des astéroïdes et des météorites représenteraient toujours la grande majorité de la glace polaire de Mercure, dit l’équipe, mais la fabrique de glace secrète de la planète pourrait toujours produire une énorme quantité de produit.

“La quantité totale que nous supposons qui deviendrait de la glace est de 10 ^^ 13 kilogrammes (10 000 000 000 000 kilogrammes ou 10 000 000 000 tonnes) sur une période d’environ 3 millions d’années”, Jones dit .

“Le processus pourrait facilement représenter jusqu’à 10% de la glace totale de Mercure.”

Pas mal du tout, pour un petit paysage d’enfer chaud adjacent au Soleil. Et à des fins humaines, en termes d’exploration spatiale future et de colonisation planétaire (sinon jamais de Mercure), les mêmes processus chimiques pourraient indiquer un moyen de trouver de l’eau dans des environnements qui autrement ne sont pas connus pour en avoir.

“Des quantités importantes d’eau synthétisées à partir de RD peuvent contribuer non seulement à la surface de Mercure mais aussi à d’autres corps sans air qui ont été implantés avec des protons de vent solaire et ont subi une excursion thermique importante”, disent les chercheurs.

“Cela ferait de RD un terme source généralement significatif mais non reconnu pour la production d’eau moléculaire sur plusieurs corps du système solaire.”

Les résultats sont rapportés dans Astrophysical Journal Letters .

Cette forme étrange pourrait en fait être à quoi ressemble la bulle magnétique de notre soleil

 

Chaque planète de notre système solaire, y compris la nôtre, est enfermée dans une bulle de vent solaire , émanant de notre Soleil à des vitesses supersoniques.

Les particules qui composent ce vent créent un champ magnétique invisible, qui nous protège du reste de l’espace interstellaire. Depuis des décennies, les astronomes analysent ce système de rayonnement et de magnétisme connu sous le nom d’héliosphère , cartographiant ses limites afin de comprendre à quoi il ressemble.

 

Un nouveau modèle collaboratif d’experts de plusieurs universités différentes suggère maintenant qu’il s’agit d’une fusion étrange de presque toutes nos théories.

Pendant de nombreuses années, les scientifiques pensaient que l’héliosphère ressemblait plus à une comète ou à une manche à vent, avec un nez rond à une extrémité et une queue traînante à l’autre.

C’est ainsi que cela est généralement décrit dans les manuels et les articles, mais ces dernières années, il existe deux autres formes qui semblent plus probables.

2g.Heliosphere Image main BoundariesLg (19459010]

En 2015, les données du vaisseau spatial Voyager 1 suggéraient qu’il y avait deux queues, donnant à l’héliosphère un aspect plus comme un croissant bizarre. Deux ans plus tard, les données de la mission Cassini suggéraient que nous devrions supprimer complètement le problème des queues, ce qui le rendrait plus comme un ballon de plage géant.

“Vous n’acceptez pas facilement ce genre de changement”, , dit Tom Krimigis , qui a dirigé des expériences sur Cassini et Voyager.

“Toute la communauté scientifique qui travaille dans ce domaine supposait depuis plus de 55 ans que l’héliosphère avait une queue de comète.”

Maintenant, nous devrons peut-être repenser nos hypothèses une fois de plus, car si le nouveau modèle est bon, l’héliosphère pourrait très bien avoir la forme d’un ballon de plage dégonflé et d’un croissant bulbeux, cela dépend juste de l’endroit et comment vous définissez la frontière.

On pense que l’héliosphère s’étend plus de deux fois jusqu’à Pluton, avec le vent solaire poussant constamment contre la matière interstellaire, nous protégeant des particules chargées qui pourraient autrement déchirer notre système solaire .

Mais trouver où cette frontière existe, c’est comme essayer de déterminer quelle nuance de gris devrait distinguer le noir du blanc.

En utilisant les données du vaisseau spatial New Horizons, qui explore maintenant au-delà de Pluton, les astronomes ont trouvé un moyen de taquiner les deux côtés.

Au lieu de supposer que les particules chargées sont toutes les mêmes, le nouveau modèle les décompose en deux groupes: les particules chargées du vent solaire et les particules neutres dérivant dans le système solaire.

Contrairement aux particules chargées dans l’espace interstellaire, ces “ions de captation” neutres peuvent glisser facilement à travers l’héliosphère, avant de faire perdre leurs électrons.

En comparant la température, la densité et la vitesse de ces ions capteurs aux ondes solaires, l’équipe a trouvé un moyen de définir la forme de l’héliosphère.

“L’épuisement des [ions capteurs], dû à l’échange de charges avec les atomes d’hydrogène neutres du milieu interstellaire dans l’héliosheath, refroidit l’héliosphère, la” dégonflant “et conduisant à une héliosheath plus étroite et une plus petite et forme plus arrondie, confirmant la forme suggérée par les observations de Cassini, “écrivent les auteurs .

En d’autres termes, selon la «nuance de gris» que vous choisissez pour définir la frontière, l’héliosphère peut ressembler à une sphère dégonflée ou à un croissant de lune.

“Si nous voulons comprendre notre environnement, nous ferions mieux de comprendre tout au long de cette héliosphère”, dit l’astronome Avi Loeb de Harvard.

Mais nous avons encore besoin de beaucoup plus de données. Alors que nous commençons lentement à réconcilier nos modèles, ils sont encore limités par le peu que nous savons sur l’héliosphère elle-même.

Hormis les deux vaisseaux spatiaux Voyager lancés il y a plus de quatre décennies, aucun autre véhicule n’a dépassé ses limites. Et même les deux vaisseaux qui ont franchi cette ligne n’ont pas les outils pour mesurer les ions de collecte à la périphérie.

À ce titre, certains astronomes demandent à la NASA d’envoyer une sonde dans la prochaine décennie pour enquêter et commencer à explorer la bulle de Soleil qui nous contient.

“Avec la sonde interstellaire, nous espérons résoudre au moins certains des innombrables mystères que les Voyagers ont commencé à découvrir”, dit l’astronome Merav Opher de l’Université de Boston.

L’étude a été publiée dans Nature Astronomy .