mercredi 24 avril 2019

Détection de la décroissance radioactive la plus rare sur Terre


Les détecteurs de matière noire peuvent réserver des surprises. Les détecteurs les plus efficaces pour la détection directe de matière noire sont aujourd'hui des détecteurs au xénon. Comme tous ces détecteurs de particules, ils sont sensible au moindre rayonnement issu de désintégrations radioactives naturelles. Mais les atomes constituant le détecteur lui même peuvent eux-aussi être naturellement radioactifs, même ceux que l'on pouvait penser stables. C'est ce qui vient d'arriver à la collaboration XENON1T qui vient de caractériser l'isotope radioactif le moins radioactif jamais détecté sur Terre : sa demi-vie radioactive (période au bout de laquelle la moitié des atomes se sont désintégrés) vaut environ 1000 milliards de fois l'âge de l'Univers (oui, vous lisez bien).




lundi 22 avril 2019

89 résidus de supernovas trouvés dans la Galaxie du Feu d'Artifice


NGC 6946 est une des galaxies les plus productrices d'étoiles dans l'Univers proche. C'est aussi une des galaxies qui a connu le plus de supernovas depuis un siècle, pas moins de 10 depuis 1917, ce qui lui a valu le surnom mérité de "Galaxie du Feu d'Artifice". Aujourd'hui, une équipe d'astrophysiciens américains, après une recherche minutieuse, à retrouvé au moins 89 autres résidus de supernovas dans NGC 6946.




samedi 20 avril 2019

Une étoile minuscule trahie par sa super-éruption


Une éruption d'étoile 10 fois plus forte que ce qu'à pu produire notre Soleil au maximum (à notre connaissance), ce n'est pas très extraordinaire, mais quand cette éruption a lieu sur une étoile extrêmement petite et très froide, ça le devient. Cette étoile qui se situe à la limite entre naine brune et étoile est appelée ULAS J224940.13−011236.9, elle a été détectée uniquement grâce à cette éruption hors norme.




mardi 16 avril 2019

Titan : des lacs de méthane complexes


Durant son dernier survol rapproché de Titan le 22 avril 2017, la sonde Cassini a été utilisée pour sonder plusieurs lacs de son hémisphère nord avec son radar. Les résultats obtenus sont étonnants : ces lacs sont remplis de méthane liquide et sont très profonds (plus de 100 m), ils sont en outre très différents du principal lac observé dans l'hémisphère sud du satellite saturnien.




lundi 15 avril 2019

Le méthane de Mars en question


La semaine dernière a vu paraître deux études martiennes contradictoires : lundi, les résultats de la sonde Mars Express, publiés dans Nature Geoscience, concluent à la détection de traces de méthane, en coïncidence spatiale et temporelle avec la détection du robot Curiosity à l'été 2013 dans le cratère Gale. Mais jeudi, une autre étude, publiée dans Nature et fondée sur les analyses de l'orbiteur ExoMars Trace Gas Orbiteur (TGO), beaucoup plus sensible, conclut, elle, sur l'absence de méthane dans l'atmosphère martienne...




samedi 13 avril 2019

Une source X transitoire détectée à 6,5 milliards d'années-lumière


Une analyse des images profondes du télescope Chandra (rayons X) a permis à une équipe d'astrophysiciens de trouver une source de rayons X très brève, très éloignée, qui correspondrait à la fusion de deux étoiles à neutrons ayant formé un magnétar, une grosse étoile à neutron très fortement magnétisée.




mercredi 10 avril 2019

Image historique du trou noir de M87


Nous vivons une époque ébouriffante, où les prouesses scientifiques dans le domaine de l'astrophysique ne cessent de se suivre. Après les premières détections d'ondes gravitationnelles en 2015 puis le premier événement à multimessagers en 2017 (ondes gravitationnelles+photons), nous voilà face à une image fabuleuse, déconcertante, unique, celle de la silhouette d'un trou noir :  M87*, le trou noir supermassif situé au centre de la galaxie M87, située à 53,5 millions d'années-lumière, et 1700 foisplus massif que Sgr A*. 




mardi 9 avril 2019

Vivez en direct la présentation des images de Sgr A* (et M87* ?)

A événement exceptionnel, émission exceptionnelle... 

Après deux ans de traitements de pétaoctets de données et de vérifications en tous sens, les astrophysiciens de l'Event Horizon Telescope vont dévoiler leurs résultats révolutionnaires : l'image de la silhouette d'un trou noir supermassif... A suivre en direct, commenté par votre serviteur.

dimanche 7 avril 2019

Le noyau actif de Cygnus A révèle un épais tore de matière


Cygnus A est l'une des galaxies à noyau actif les plus brillantes en ondes radio dans notre Univers observable. Une étude détaillée de cette émission radio vient de montrer pour la première fois sans équivoque la présence d'un tore de matière à forte absorption entourant le trou noir supermassif central, de quoi valider le modèle commun des galaxies à noyau actif qui explique le lien entre quasars, blazars et galaxies de Seyfert (radiogalaxies) : une différence purement géométrique liée à l'angle de vue auquel on les regarde...




jeudi 4 avril 2019

Reprise de la chasse aux ondes gravitationnelles



La chasse aux ondes gravitationnelles vient de reprendre ce lundi 1er avril avec les deux interféromètres américains LIGO et l'européen Virgo, tous les trois remis à niveau pour atteindre des performances encore décuplées, grâce à une technique quantique très particulière. Les détecteurs interférométriques  pourraient maintenant observer une fusion de trous noirs ou d'étoiles à neutrons toutes les semaines...




mardi 2 avril 2019

Des positrons pour détecter des fusions d'étoiles à neutrons


Il a beaucoup été question d'antimatière hier à l'occasion de la Nuit de l'Antimatière, un événement organisé par l'Institut National pour la Physique Nucléaire et la Physique des Particules à l'occasion des 80 ans du CNRS. Nous allons donc prolonger ces réjouissances en parlant encore un peu de positrons, les anti-électrons, cette fois-ci associés à la fusion d'étoiles à neutrons...

Quand un positron rencontre un électron, lorsqu'ils ne sont pas animés d'une grande énergie cinétique, il se passe ce qu'il advient lorsque toute particule rencontre son antiparticule : les deux particules disparaissent en se transformant en deux photons. Et l'énergie de ces deux photons d'annihilation du couple électron-positron est très bien déterminée : il s'agit exactement de l'énergie de masse de l'électron (qui est la même que celle du positron bien sûr) : 511 keV. Les deux photons de 511 keV sont émis dos à dos l'un de l'autre. 
Or il se trouve qu'une raie gamma de 511 keV est observée en provenance du centre galactique depuis plusieurs dizaines d'années maintenant. Des mesures précises du flux ont été obtenues notamment grâce au satellite INTEGRAL, et donnent une valeur de (0,96 ± 0.07) × 10−3 photons cm−2.s−1. Cette valeur de flux de photons de 511 keV indique que le taux  d'annihilation de positrons et d'électrons dans le centre galactique doit être de 1050 par an, ou si on préfère 3,14 1042 par seconde...

Il existe donc une importante source de positrons vers le centre de notre galaxie, mais l'origine de ces positrons est toujours très débattue aujourd'hui. Parmi les sources possibles qui ont été proposées mais jamais complètement validées, on trouve des objets ou phénomènes aussi divers que le rayonnement du disque d'accrétion entourant Sgr A* (dont nous verrons une image mercredi prochain...), des vents de pulsar, des jets de micro-quasars, des bouffées de rayons gamma (GRB), des rayonnements de décroissance radioactive dans la nucléosynthèse des étoiles massives, ou encore des supernovas dans toutes leurs variantes, voire des phénomènes plus exotiques comme l'annihilation de particules de matière noire. 

Dans un article qui vient de paraître dans Physical Review Letters, George M. Fuller (University of California) et ses collaborateurs montrent que le flux de photons gamma de 511 keV qui est mesuré peut être complètement expliqué par un nouveau mécanisme : la fusion de deux étoiles à neutrons ou d'une étoile à neutrons avec un trou noir. Les physiciens montrent dans leur étude que ces processus de fusion extrêmes produit une éjection d'une partie de la matière des étoiles à neutrons, une matière riche en neutrons, donc, qui est échauffée par les processus nucléaires jusqu'à des températures équivalent à une énergie de plusieurs centaines de keV. Un tel échauffement induit naturellement la création de paires électron-positron, et une bonne partie des positrons peut s'échapper des couches externes de l'éjecta.
Les chercheurs calculent qu'au vu du nombre de fusions d'étoiles à neutrons qui doivent avoir lieu (estimé à partir des premiers résultats de LIGO, une valeur comprise entre 0,01 et 100 par million d'année), le flux de photons de 511 keV résultant (sa valeur minimale) correspond très bien au flux effectivement mesuré.
A partir de là, George Fuller et ses collègues proposent d'utiliser la raie gamma à 511 keV en provenance du centre des galaxies, pour justement en déduire la quantité de fusions d'étoiles à neutrons ou d'étoiles à neutrons/trous noirs qui y ont lieu.
Une émission de 511 keV a justement été récemment observée  par IINTEGRAL en provenance de la galaxie naine Reticulum II. Cette émission gamma serait cohérente avec un événement rare de fusion de deux étoiles à neutrons, suivant le processus proposé par les physiciens américains. 
Et les fusions d'étoiles à neutrons sont attendues non seulement dans la région centrale des galaxies mais aussi dans les amas globulaires. Les deux amas globulaires les plus proches de nous (NGC 6121 et NGC 6397 tous deux à 7500 années-lumière environ) pourraient ainsi servir de cibles de choix pour la détection de positrons de fusion via leurs photons de 511 keV, en plus d'autres signaux multimessagers...


Source

Positrons and 511 keV Radiation as Tracers of Recent Binary Neutron Star Mergers
George M. Fuller, Alexander Kusenko, David Radice, and Volodymyr Takhistov
Phys. Rev. Lett. 122, 121101 (29 March 2019)


Illustrations

1) Vue d'artiste de la fusion de deux étoiles à neutrons (LIGO)

2) Diagramme de Feynman de l'annihilation d'un positron et d'un électron en deux photons

3) Calculs des distributions de densité, température et fraction d'électrons 10 ms après la fusion de deux étoiles à neutrons (Fuller et al.)