Mon Top 10 des découvertes de 2020

Observation de la grande conjonction Saturne-Jupiter (live du jardin)

 

La Grande Conjonction Saturne-Jupiter

Des neutrinos comme signe avant coureur d'une fusion de trous noirs supermassifs

La blazar TXS 0506+056  a été le premier objet astrophysique reconnu comme source de neutrinos de très haute énergie. Le fait que deux épisodes semblables séparés de trois ans environ ont été détectés par IceCube en provenance de ce noyau actif de galaxie indique selon une équipe d'astrophysiciens une possibilité qu'il puisse s'agir d'une émission de neutrinos périodique, qui pourrait être liée à un couple de trous noirs supermassifs proches de la fusion... Une étude publiée dans The Astrophysical Journal Letters.

Découverte de très vastes bulles d'émission de rayons X de part et d'autre de la Galaxie

On connaissait les bulles de Fermi (on en parle ici depuis 2012), ces vastes étendues de plasma émettant des rayons gamma de part et d'autre du plan galactique, et bien il faudra compter désormais sur les bulles de eROSITA, des lobes encore plus étendus, englobant les bulles de Fermi et sans doute ayant la même origine au centre de notre Galaxie. L'étude est publiée dans Nature.

Le résidu de supernova qui ne ressemble à rien

G350.1−0.3 est un résidu de supernova pas comme les autres : extrêmement asymétrique, très véloce, et très jeune. Il vient d'être caractérisé avec le télescope spatial Chandra par une équipe d'astrophysiciens américains qui publient leur étude dans The Astrophysical Journal Letters.

Le carbone plus facilement produit dans les supernovas à effondrement de coeur

L'une des réactions nucléaires les plus importantes pour nous et pour la vie en général, si ce n'est la plus importante, est celle qui produit des noyaux de carbone lors des supernovas à effondrement de coeur. Une réaction qu'on appelle le processus triple-alpha car elle voit fusionner trois particules alpha (des noyaux d'hélium) en un noyau de carbone. Aujourd'hui, une équipe d'astrophysiciens trouve que cette réaction doit être boostée par un facteur 10 lors de l'explosion d'une supernova, ce qui remet en question l'origine de certains éléments lourds dans le système solaire. L'étude est publiée dans Nature. 

L'origine des plus petits grains des anneaux de Saturne

Une méthode très efficace pour étudier les anneaux de Saturne est d'observer des étoiles à travers ces anneaux. La sonde Cassini a été utilisée pour ce genre d'étude par l'observation de la diffraction de la lumière par les bords des anneaux de la géante  lors d'occultation d'étoiles. Les résultats sont publiés cette semaine dans le journal de planétologie Icarus. 

Découverte d'une pulsation gamma à longue période dans l'amas globulaire 47 Tucanae

L’amas globulaire 47 Tucanae (47 Tuc) est l’un des plus gros amas globulaires de notre galaxie. Alors que comme pour plusieurs autres amas globulaires, une émission gamma y a été détectée, a priori en provenance d’une population de pulsars millisecondes, une équipe d’astrophysiciens chinois vient de déceler une pulsation gamma périodique qui ne correspond pas du tout à celle des pulsars millisecondes… Une étude parue dans The Astrophysical Journal Letters. 

La "nova" de 1670 était 25 fois plus lumineuse qu'une nova

Le 20 juin 1670, l'astronome Anthelme Voituret découvrait ce qui allait rester comme la première nova documentée de l'époque moderne : Nova Vulpeculae 1670 (CK Vulpeculae) dans la constellation du Petit Renard. Alors que l'on a longtemps pensé qu'il s'agissait d'une nova relativement classique, des nouvelles observations indiquent que CK Vulpeculae se trouverait 5 fois plus loin que les premières estimations, ce qui signifie que l'éruption de 1670 devait être 25 fois plus brillante qu'une simple nova... L'étude est parue dans The Astrophysical Journal Letters.

Explication trouvée pour la galaxie NGC1052-DF4 très déficiente en matière noire

Cette étude vient peut-être clore un long débat passionné qui a commencé il y a deux ans au sujet d'un couple de galaxies naines qui semblaient très appauvries en matière noire, les galaxies NGC1052-DF2 et NGC1052-DF4. Une équipe vient en effet de montrer que NGC1052-DF4 est victime de cannibalisation par une grosse galaxie voisine qui a déjà accaparé la majorité de sa matière noire et est en train de faire de même avec ces étoiles, d'où son aspect très atypique. L'étude est parue dans The Astrophysical Journal.

Première détection des neutrinos du cycle CNO du Soleil

Les chercheurs de la collaboration Borexino viennent d'obtenir la première preuve expérimentale de l'existence du cycle de fusions nucléaires CNO (carbone-azote-oxygène) dans le Soleil. Ils ont pu le mettre en évidence grâce à la détection des neutrinos spécifiques qui sont produit dans ce processus. Ils publient leurs résultats dans Nature.

Le Grand Nuage de Magellan déforme la Voie Lactée

Le Grand Nuage de Magellan est la plus grosse galaxie satellite de la Voie Lactée. Elle a une masse pas du tout négligeable de l'ordre d'un dixième de celle de la Voie Lactée. On pense que cette galaxie "naine" est passé très près du disque de notre galaxie il y a 700 millions d'années, et aujourd'hui, on découvre que ce passage semble avoir laissé de sérieuses traces d'étirement et de déformation du disque de la Voie Lactée, une étude parue dans Nature Astronomy aujourd'hui.

Le FRB de notre galaxie se répète (lui aussi) !

Il y a à peine trois semaines, je vous relatais la mise en évidence du premier FRB (Fast Radio Burst) provenant de notre galaxie, issu d'un magnétar nommé SGR 1935+2154. Et bien il n'aura pas fallu très longtemps pour détecter deux autres bouffées rapides d'ondes radio venant de ce magnétar. FRB 200428 se répète donc, comme un grand nombre d'autres FRB, et avec une énergie dissipée qui paraît très variable. Une étude parue dans Nature Astronomy.

SGR 1935+2154 est un magnétar qui se trouve à seulement 14000 années-lumière d'ici, deux fois moins loin que le centre galactique et est à ce titre l'un des magnétar les plus proches sur la trentaine que nous avons pu identifiés à ce jour. Mais pour l'instant, c'est le seul qui montre des bouffées rapides d'ondes radio de type FRB. La publication de cette découverte le 4 novembre dernier dans Nature concernait une observation effectuée le 28 avril 2020 avec d'un côté le radiotélescope CHIME et de l'autre avec celui de la collaboration STARE2. Bien évidemment, la communauté astrophysique a été très vite au courant de cette détection, bien avant la rédaction de l'article puis sa publication après le long processus de validation par les pairs. Des équipes se sont donc lancées très vite dans un suivi régulier du magnétar SGR 1935+2154 et voici le premier résultat de cette traque : deux nouvelles bouffées d'ondes radio très courtes, espacées de moins de 2 secondes ont été détectées le 24 mai 2020 par quatre radiotélescopes européens.

Franz Kirsten (Chalmers University) et ses collaborateurs ont scruté le magnétar durant quatre semaines, soit un total de 522 heures, et ont fini par voir deux sursauts de faible intensité espacés de 1,4 s. Et quand on dit faible intensité, c'est vraiment le cas, car si on compare les différentes bouffées observées, entre les deux premières du 28 avril et ces deux nouvelles (10 000 fois plus faibles que les deux premières), plus une autre qui a également été perçue par le radiotélescope chinois FAST entre temps (le 3 mai), et encore 1000 fois plus faible que ces deux nouvelles publiées aujourd'hui, on a des niveaux d'énergie émise qui s'étalent sur 7 ordres de grandeur ! (la plus faible bouffée est 10 millions de fois moins intense que la plus forte). Ces données sont évidemment extrêmement importantes car elles permettent de comprendre pourquoi on peut voir certains FRB extragalactiques se répéter et d'autres non. Il se pourrait simplement qu'ils se répètent tous mais que nous n'arrivons à détecter que les bouffées les plus intenses avec nos radiotélescopes, le sommet de l'iceberg...

Ces deux nouvelles bouffées d'ondes radio portent bien leur nom car elles sont très rapides : 866 ± 43 μs et 961 ± 48 μs. Elles montrent cependant des différences notables, non seulement dans l'énergie qu'elles transportent (la seconde est 5 fois moins énergétique que la première), mais aussi en terme de polarisation des ondes électromagnétiques : la première bouffée est très faiblement polarisée, tandis que la seconde montre à la fois une composante de polarisation linéaire et de polarisation circulaire assez importantes.

Lorsque les chercheurs analysent le taux de répétition de FRB 200428, et le fait qu'ils n'ont rien détecté durant 421h avant de détecter ces deux bouffées séparées de 1,4 s, ils en déduisent que ces bouffées ne sont pas distribuées de façon aléatoire ou selon une distribution de Poisson, mais qu'au contraire les bouffées doivent apparaître en groupes, d'ailleurs exactement ce qui avait été observé sur le premier FRB répétitif découvert, le fameux FRB 121102.

Alors que les deux premières bouffées du 28 avril étaient accompagnées par des bouffées de rayons X qui signaient l'origine du magnétar, ce n'est pas le cas pour ces nouvelles bouffées d'ondes radio : le télescope Fermi-GBM n'a rien détecté à ce moment là et malheureusement, les autres télescopes spatiaux HXMT et Swift n'étaient pas dans le champ de vue de SGR 1935+2154 /FRB 200428. Et inversement, plusieurs bouffées de rayons X ont été détectées durant les 4 semaines d'observation du mois de mai : notamment le 10 mai et le 20 mai en provenance certaine du magnétar, mais aucune bouffée rapide radio n'a été trouvée en coïncidence. Et HXMT a de son côté détecté en tout 59 bouffées de rayons X durant la campagne d'observation de l'équipe de Kirsten, dont certaines beaucoup plus fortes que celle détectée par Fermi, mais là encore, aucun signal radio en coïncidence.

Le suivi resserré de SGR 1935+2154 va donc maintenant se poursuivre dans de multiples longueurs d'ondes, des plus énergétiques aux moins énergétiques, à la recherche de bouffées de tous les types... Lorsqu'on tient un bon client, il serait dommage de le lâcher aussi vite. Ce magnétar est bien parti pour nous fournir la clé de l'énigme FRB.

Source

Detection of two bright radio bursts from magnetar SGR 1935 + 2154

F. Kirsten, et al.

Nature Astronomy (16 november 2020)

https://doi.org/10.1038/s41550-020-01246-3

Illustration

Signal mesuré des deux nouvelles bouffées rapides d'ondes radio de FRB 200428 (Kirsten et al.)

Découverte d'un amas globulaire extrêmement pauvre en métaux dans la galaxie d'Andromède

Un amas globulaire extrêmement pauvre en éléments lourds a été caractérisé dans la galaxie d’Andromède. RBC EXT8 apparaît beaucoup trop pauvre en « métaux » pour la masse qu’il arbore, de quoi retravailler la théorie de la formation de ces très vieux groupes denses d’étoiles. Une étude parue dans Science.

Mystère résolu pour la Nébuleuse de l'Anneau Bleu

La Nébuleuse de l'Anneau Bleu a été découverte en 2004, et depuis 16 ans, elle fait s'arracher les cheveux des astrophysiciens qui ne comprennent pas comment elle a pu se former. Non seulement sa forme est très atypique mais elle montre également des émissions UV et infra-rouge incompréhensibles. Mais ça c'était avant... avant cette étude qui vient de paraître dans Nature aujourd'hui... Une équipe d'astrophysiciens vient enfin de comprendre l'origine de cette nébuleuse, qui nous donne une vue unique sur un phénomène qui doit pourtant être courant...

Kraken : la galaxie satellite qui a fusionné avec la Voie Lactée il y a 11 milliards d'années

Vous connaissez Kraken ? Je vous rassure, moi non plus jusqu'à avant-hier. Kraken, c'est le nom qui a été donné à une galaxie hypothétique qui aurait participé activement à la formation de notre Voie Lactée, avec de nombreuses autres, via des fusions successives. Elle a été mise en évidence par une équipe d'astrophysiciens qui arrive à reconstituer l'histoire de la formation de notre galaxie, son arbre généalogique en quelque sorte, grâce à ses amas globulaires. Une étude publiée dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Détection d'une kilonova anormalement lumineuse

Une nova est le résultat visible d'une explosion thermonucléaire de surface sur une naine blanche. Une supernova est le résultat, 1 million de fois plus brillant, d'une explosion complète de naine blanche (supernova de type Ia) ou de l'effondrement gravitationnel du coeur d'une étoile massive (supernova de type II). Une kilonova, quant a elle, est un phénomène qui se situe entre les deux en terme de luminosité, 1000 fois plus brillante qu'une nova (d''où son nom) mais d'origine très différente puisqu'elle est est associée à la collision de deux étoiles à neutrons. Et aujourd'hui, une équipe d'astrophysiciens vient de détecter une kilonova qui est 10 fois plus lumineuse en infra-rouge que les kilonovas habituelles... Ils rapportent leur découverte dans un article à paraître dans The Astrophysical Journal.

Mesure d'une réaction cruciale pour la nucléosynthèse du Big Bang

Les éléments les plus légers ont été produits durant les premières minutes de l'Univers lors d'une séquence de réactions nucléaires qu'on appelle la nucléosynthèse primordiale, ou nucléosynthèse du Big Bang (BBN en anglais). Parmi ces éléments, le deutérium (²H) est un excellent indicateur des paramètres cosmologiques, car il est très sensible à la densité baryonique ainsi qu'au nombre de familles de neutrinos. L'abondance du deutérium est très liée à l'une des réactions qui le fait disparaître : lorsqu'il fusionne avec un proton pour former un noyau d'hélium-3. Une équipe de physiciens vient de mesurer avec une précision inédite le taux de cette réaction nucléaire cruciale qui restait mal connu, grâce à un accélérateur installé dans les profondeurs du laboratoire souterrain du Gran Sasso. Ils publient leurs résultats cette semaine dans Nature.

L'uranium et le thorium : des éléments clé pour l'habitabilité d'une planète

Une équipe de chercheurs vient de montrer que l'abondance en uranium et en thorium est un paramètre clé pour l'habitabilité d'une planète, via la génération d'un champ magnétique protecteur issu de la dynamique thermique des couches internes, elle même dirigée par la décroissance radioactive de  l'uranium et du thorium... Une étude publiée dans The Astrophysical Journal Letters.

Si la radioactivité naturelle de la Terre était un peu plus faible, notre planète ne serait pas habitable, mais si elle avait été un peu plus élevée, elle n'aurait pas été habitable non plus... C'est pour résumer ce que trouvent Francis Nimmo (University of California) et ses collaborateurs en étudiant l'impact qu'a l'abondance des couches internes d'une planète rocheuse en éléments radioactifs à très longue période (U-235, U-238 et Th-232). 

L'évolution thermique des planètes rocheuses aux échelles géologiques (de l'ordre du milliard d'années) dépend directement de la chaleur produite lorsque les noyaux radioactifs se désintègrent. L'énergie nucléaire qui est libérée lorsqu'un noyau radioactif se désintègre par une émission alpha ou béta , accompagnée le plus souvent par des photons gamma, se transforme en énergie cinétique soit de la particule alpha, soit de l'électron (dans le cas d'une désintégration béta). Cette énergie cinétique est ensuite transformée en mouvement des noyaux d'atomes et des électrons environnants lorsque ces particules entrent en collision avec eux. Les photons gamma, eux, agissent principalement sur les électrons du milieu en les éjectant des atomes par effet photoélectrique ou en leur transférant de l'énergie-impulsion par effet Compton.

Cette agitation des atomes (noyaux et électrons) qui en résulte n'est rien d'autre que ce qu'on appelle la chaleur. La production de chaleur radiogénique actuelle est estimée à 22 TW, dont 15 TW provenant du manteau seul. La chaleur interne de la Terre provient ainsi en grande partie de la décroissance radioactive des milliers de milliards de tonnes d'uranium et de thorium (et de leurs descendants) qu'elle contient. Mais cette quantité d'éléments radioactifs à très longue période n'est pas la même pour toutes les planètes rocheuses, loin de là. Tout dépend en effet du nuage protostellaire dans lequel elles se sont formées. L'uranium et le thorium sont des éléments forgés par des processus rares comme les collisions d'étoiles à neutrons (induisant une capture rapide de neutrons, qu'on appelle le processus-r). On sait que la teneur en uranium de planètes rocheuses peut ainsi très facilement varier d'un facteur 10 à 100 d'un système planétaire à l'autre. Ce qu'ont calculé Nimmo et ses collaborateurs, c'est l'effet d'une telle variabilité de la teneur en éléments radioactifs sur le devenir thermique d'une planète et les conséquences qui en découlent pour son habitabilité potentielle. Ils modélisent ce que donnerait sur Terre une teneur en uranium et thorium seulement 3 fois plus faible et 3 fois plus élevée.

L'effet le plus important qui est induit par la chaleur interne d'une planète tellurique est l'effet dynamo, qui apparaît par le déplacement de charges électriques dans le coeur métallique liquide, qui produit finalement un champ magnétique, à même de protéger l'atmosphère du rayonnement cosmique. Cet effet dynamo ne peut exister que par l'apparition de mouvements de convection des couches internes de la planète, qui sont eux-mêmes générés par la source de chaleur radiogène. 

Reprenons : l'uranium et le thorium produisent de la chaleur, qui fait apparaître des échanges thermiques par des mouvements de convection entre le coeur et le manteau, ce qui produit un effet dynamo. Cet effet dynamo crée le champ magnétique de la planète, qui va alors dévier les particules du rayonnement cosmique et du vent solaire, ce qui va protéger efficacement l'atmosphère d'une forte déplétion et va réduire également fortement l'irradiation du sol. 

Sans radioactivité naturelle, la Terre serait froide et quasi dénuée de champ magnétique, donc probablement sans atmosphère et gelée. Dans leur étude, Francis Nimmo et ses collègues montrent qu'en fait, la Terre a échappé de peu à ce tableau : les valeurs d'abondance en uranium et thorium apparaissent juste suffisantes pour que la Terre ait pu conserver une dynamo continue et efficace, et sasn produire une trop forte activité tectonique. Avec trois fois moins ou trois fois plus d'actinides, l'habitabilité de notre planète était plus que fortement compromise.

On comprend aisément ce qui peut se passer si une planète n'a pas assez de chaleur interne (Mars en est un bon exemple). Mais si elle a trop de chaleur produite par la radioactivité, ça ne se passe pas non plus très bien... Les physiciens américains calculent que si l'abondance en uranium et en thorium était trois plus élevée, l'effet dynamo n'aurait pas été possible durant une très longue période de l'histoire de la Terre (située entre 3,2 et 4,2 milliards d'années après sa naissance) ! En effet, ces éléments qui se trouvent en grande quantité dans le manteau terrestre le rendraient globalement plus chaud et le manteau agirait de fait comme un isolant vis à vis du noyau métallique liquide, qui ne pourrait alors plus produire les importants mouvements de convection qui sont à l'origine du champ magnétique. 

Avec plus de chaleur interne radiogénique, la planète a aussi beaucoup plus d'activité volcanique à sa surface et d'activité tectonique, ce qui pourrait produire plus de dégazage et donc augmenter la densité atmosphérique, mais sans champ magnétique, l'atmosphère se retrouve balayée par le vent solaire et le rayonnement cosmique...

A contrario, une planète sans chaleur interne suffisante est une planète géologiquement morte, sans activité volcanique et donc sans atmosphère, et avec un champ magnétique réduit à la portion congrue, voire quasi inexistant, laissant s'installer une forte irradiation de la surface.

On peut ainsi passer très vite d'une planète géologiquement morte à une planète très active, les deux cas étant a priori inhabitables, et uniquement en faisant bouger la variable de la teneur en uranium et en thorium du manteau rocheux.

On s'attend naturellement à une très forte variabilité de l'abondance en uranium et en thorium dans la matière constitutive des étoiles et des planètes qui vont se former autour d'elles. Car cette abondance dépend de la proximité du nuage de gaz et de poussière initial d'un nuage résiduel de collision d'étoiles à neutrons qui contiendrait les éléments lourds en question. 

L'abondance en éléments lourds comme l'uranium et le thorium peut être estimée, indirectement, dans les étoiles proches (et donc les planètes qui les entourent). Un autre élément formé dans les fusions d'étoiles à neutrons peut en effet être mesuré dans le spectre des étoiles, c'est l'europium, qui va pouvoir servir de traceur. Francis Nimmo et ses collaborateurs ont récupéré des données de l'abondance en europium (mesurée relativement au magnésium) dans une grande population d'étoiles proches de notre galaxie, dans le but de connaître la variabilité naturelle de cette abondance et comparer avec notre système solaire. Résultat : le Soleil se situe bien au milieu de la plage, mais surtout, ce que montrent les chercheurs, c'est que de très nombreuses étoiles ont au moins deux fois moins d'europium et de très nombreuses autres en possèdent plus de deux fois plus.

La plage d'habitabilité semble ainsi plus réduite qu'on ne le pensait, et pour les astrobiologistes, la vie ne s'est pas développée dans notre système solaire par hasard. La Terre avait la bonne proportion d'uranium et de thorium pour produire juste ce qu'il fallait de chaleur interne : un peu d'activité tectonique mais pas trop, et un effet dynamo pérenne, protecteur de l'atmosphère et de l'effet délétère des rayonnements ionisants.

Dans le futur, les observations qui permettront de caractériser l'atmosphère d'exoplanètes offriront la possibilité de déterminer une corrélation entre l'abondance mesurée en uranium et thorium (via le traceur europium) et la nature de l'atmosphère, voire de trouver une variabilité au sein d'un même système stellaire...

Source

Radiogenic Heating and Its Influence on Rocky Planet Dynamos and Habitability

Francis Nimmo et al.

The Astrophysical Journal Letters, Volume 903, Number 2 (10 november 2020)

https://doi.org/10.3847/2041-8213/abc251

Illustrations

1) Schéma des couches internes de la Terre (Melissa Weiss)

2) Schéma des couches interne de la Terre avec une plus forte chaleur interne (empêchant l'effet dynamo)  (Melissa Weiss)

Elegast : la première naine brune découverte par son émission radio

Les naines brunes sont des étoiles ratées, trop petites et trop froides pour avoir initié les réactions de fusion de l'hydrogène qui font briller les étoiles. Certaines naines brunes sont même trop froides pour pouvoir être détectées par leurs émissions infra-rouge. Mais elles peuvent être détectées autrement : pour la première fois, une équipe décrit la détection d'une naine brune par les émissions radio de ses aurores polaires. Une étude publiée dans The Astrophysical Journal Letters.

Le gaz chaud intergalactique caractérisé directement par ses rayons X

Une équipe d'astrophysiciens vient de parvenir à mesurer la densité et la température du gaz chaud intergalactique, cette matière baryonique qui a tendance à bien se cacher dans les filaments cosmiques entre les amas de galaxies. Une étude parue dans Astronomy&Astrophysics.

Détection d'un FRB dans notre galaxie, émis par un magnétar!

Le 28 avril dernier, les chercheurs de la collaboration CHIME/FRB (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment/Fast Radio Burst) qui traquent les sursauts rapides d'ondes radio en ont détecté un avec une très forte intensité. Et pour cause, il venait de notre galaxie, et d'un objet déjà identifié auparavant : un magnétar situé à 30000 années-lumière. Qui plus est, une éruption de rayons X avait été également observée au même moment émanant de ce même magnétar. L'origine des FRB (Fast Radio Bursts, sursauts rapides d'ondes radio) semble donc se confirmer... Ils publient leur étude dans le numéro de cette semaine de Nature, qui est accompagnée par deux autres études décortiquant ce sursaut radio, baptisé FRB 200428, qui va rester dans la petite histoire de l'astronomie. 

Les étoiles massives éjectées de leur amas de naissance

La grande majorité des étoiles massives se font éjecter de l'amas où elles sont nées. Deux études différentes arrivent à la même conclusion en étudiant des étoiles massives isolées situées dans le Petit Nuage de Magellan. Et on sait aussi comment ça se passe (là-haut). Deux études publiées dans The Astrophysical Journal.

Mesure de la densité en hydrogène du "vide" interstellaire

Quelle est vraiment la densité d'hydrogène neutre dans le voisinage du Soleil, c'est à dire dans le milieu interstellaire ? C'est à cette question que se sont attaqués des astrophysiciens américains pour départager deux mesures antérieures discordantes. Pour y répondre, ils ont exploité des mesures des flux de particules effectuées par la sonde New Horizons qui explore les confins du système solaire. Ils publient leurs résultats dans The Astrophysical Journal.

Des champs magnétiques primordiaux pour sortir de la tension sur H0

Un duo de cosmologistes vient de proposer une idée très intéressante pour amoindrir considérablement la tension qui existe sur la valeur de la constante de Hubble-Lemaître H₀, et qui a pour effet secondaire de faire quasi disparaître d'autres petites tensions existantes sur deux autres paramètres du modèle cosmologique, et de fournir en plus une explication naturelle pour l'existence des champs magnétiques des galaxies et des amas de galaxies. Une étude publiée dans Physical Review Letters.

Cartographier la température de la surface d'un magnétar

Les magnétars sont caractérisés par une activité erratique. Ils peuvent montrer des éruptions de rayonnement X ainsi que des sortes de grosses taches solaires à leur surface, générées par leur champ magnétique démesuré. De nouvelles simulations numériques très élaborées viennent de corroborer les observations en produisant une cartographie inédite de l'émission thermique de la surface d'un magnétar. Une étude publiée dans Nature Astronomy.

Une galaxie méduse révèle sa structure magnétique

JO206 est une galaxie que l'on qualifie de "galaxie méduse" car elle montre une sorte de trainée de gaz et d'étoiles qui fait penser aux filaments du cnidaire. Une équipe internationale d'astrophysiciens s'est intéressée à la structure magnétique de sa traînée et trouvent une orientation du champ magnétique étonnante. Une étude parue dans Nature Astronomy.

L'impact atmosphérique des volcans de Io mesuré avec ALMA

Le grand réseau de radiotélescopes ALMA n'est pas utilisé seulement pour étudier les galaxies les plus lointaines que l'on connaisse, les systèmes planétaires en formation dans notre galaxie où le disque d'accrétion du trou noir central, il peut aussi être exploité pour étudier des objets du système solaire comme des satellites de Jupiter. Une étude inédite de ce type s'est intéressée aux gaz émanant des nombreux volcans de Io, satellite de Jupiter unique en son genre du fait de son activité volcanique incessante. Une étude acceptée pour publication dans Planetary Science Journal.

Ces 1004 étoiles d'où la Terre peut être détectée par transit

La plupart des presque 4000 exoplanètes découvertes depuis 25 ans l'ont été parce qu'elles passent devant leur étoile vues depuis la Terre. Parmi celles-ci, on trouve plusieurs dizaines de planètes de type terrestre situées dans une zone relativement clémente autour de leur étoile. Mais qu'en est-il si on inverse le point de vue ? Combien d'étoiles sont propices pour voir la Terre transiter devant le Soleil, ce qui peut permettre d'analyser son atmosphère et donc savoir que s'y trouve de la vie ? Deux astronomes se penchent sur la question et trouvent plus de 1000 étoiles potentielles dans ce cas. Une étude parue dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.

Cosmologie : la gravitation quantique à boucles peut expliquer des anomalies observées dans le CMB

Comment ai-je pu passer à côté d'un article pareil ? Je ne vois qu'une chose... comme il a été publié le 29 juillet, j'avais l'esprit bien ailleurs, sur la dune du Pila en train de scruter le rayon vert/bleu/violet sur l'horizon atlantique... Bref, dans cette étude théorique, Abhay Ashtekar, l'un des fondateurs de la théorie de la gravitation quantique à boucles, accompagné de quelques autres physiciens théoriciens, vient juste de montrer que la gravitation quantique à boucles permet de réduire des anomalies qui sont présentes dans les données du fond diffus cosmologique mesuré par les satellite Planck (par rapport au modèle standard), alors que le modèle standard n'y apporte pas de solutions viables, ou si on préfère, peut seulement y apporter des solutions qui engendrent des tas d'autres problèmes... L'article est paru dans Physical Review Letters cet été, donc... (désolé pour le retard).

La masse d'hydrogène neutre mesurée dans des galaxies il y a 8 milliards d'années

C’est environ il y a 10 milliards d’années (entre 2,5 et 4,5 milliards d’années après le Bg Bang) que les galaxies ont produit environ la moitié des étoiles de l’Univers. Depuis lors, le taux de formation stellaire a chuté d’un facteur 10. Une équipe d’astrophysiciens s’intéressant à cette époque cruciale, vient de détecter directement le gaz neutre à l’origine de ces étoiles, via son émission radio caractéristique à 21 cm, une petite prouesse relatée cette semaine dans Nature.

Matière Noire : Détection d'un excès de signal de reculs électroniques par XENON1T

C'est un hasard incroyable, alors que je rédigeais hier le précédent article relatant ma petite frustration de ne pas pouvoir parler de l'article de XENON1T dont le préprint était paru en juin dernier montrant une hypothèse s'avérant impossible, cet article de la collaboration XENON1T sortait au même moment dans Physical Review D ! Le hasard fait des fois super bien les choses.... Voilà donc pour nous l'occasion de parler enfin de ce signal en excès détecté par l'équipe de Elena Aprile. 

Matière Noire : Les axions solaires ne peuvent pas expliquer l'excès de signal potentiel de XENON1T

Comme vous le savez, sur Ça Se Passe Là-Haut, on ne parle que d'articles scientifiques qui ont été publiés dans des revues à comité de lecture, donc d'articles vérifiés et validés par d'autres chercheurs experts du domaine. En juin dernier est paru un préprint sur arXiv de la collaboration XENON1T dont j'attends avec impatience la publication dans un journal pour pouvoir en parler... Ce papier serait très intéressant car il montrerait un excès de signal à basse énergie dans le signal détecté par le grand détecteur de matière noire. Or il se trouve que, avant même que cet article soit publié "sérieusement", une des hypothèses émises dans le préprint (il y en a plusieurs), celle d'une interaction d'axions solaires, vient d'être violemment retoquée dans un article publié (lui, en bonne et due forme) par des chercheurs italiens dans la prestigieuse Physical Review Letters, dont je vais donc longuement vous parler, à défaut de l'autre... 

Découverte d'un chaînon manquant entre pulsar et magnétar

Un chaînon manquant dans la grande famille des pulsars vient d'être identifié par une collaboration internationale grâce à des observations effectuées avec le télescope spatial NICER. L'objet caractérisé n'est ni tout à fait un magnétar énergisé par son énorme champ magnétique, ni un pulsar propulsé par son énergie rotationnelle... Une étude publiée dans The Astrophysical Journal.

Des travaux sur les trous noirs récompensés par le prix Nobel

L'astrophysique consacrée deux années consécutives par le prix Nobel  de Physique, c'est donc possible ! Après le cosmologiste James Peebles et les astronomes Didier Queloz et Michel Mayor l'année dernière, c'est aujourd'hui la physique et l'astrophysique des trous noirs qui est couronnée.

Le théoricien britannique Sir Roger Penrose est récompensé pour moitié du prix Nobel pour avoir montré théoriquement que "la formation d’un trou noir était une prédiction robuste de la théorie de la relativité générale" ce dès le milieu des années 1960.

Et l'astrophysicien allemand Reinhard Genzel, et l'américaine Andrea Ghez se partagent l'autre moitié du prix pour "la découverte d’un objet compact supermassif dans le centre de notre galaxie". On notera la pudeur des académiciens suédois à ne pas dire que Sgr A* est un trou noir, alors que le fait même de lier les travaux de Penrose avec ces observations de Genzel et Ghez par le même prix insinue fortement la nature de ce mystérieux "objet compact supermassif".

On ne présente plus Roger Penrose, âgé aujourd'hui de 89 ans, et toujours professeur émérite à Oxford. Le prix Nobel récompense ses travaux datant de 1965 (il y a donc 55 ans...) dans lesquels il a démontré que l'effondrement gravitationnel d'une étoile massive en relativité générale ne pouvait que déboucher sur l'apparition d'une singularité de type trou noir. Les trous noirs étaient une conséquence de la Relativité Générale. Il a par la suite continué à travailler sur les trous noirs jusqu'au début des années 1970, notamment avec Stephen Hawking, et a conjecturé le concept de "censure cosmique" stipulant que les singularités gravitationnelles des trous noirs sont nécessairement masquées par un horizon des événements pour nous protéger des violations de causalité qu'elles induisent. 

On peut penser que si Stephen Hawking avait encore été en vie aujourd'hui, il aurait pu partager le prix Nobel avec son ami Penrose, par exemple pour sa découverte de l'évaporation des trous noirs...

Reinhard Genzel et Andrea Ghez, quant à eux, sont les leaders de deux équipes différentes qui ont travaillé sur le même sujet : la dynamique des étoiles du centre de notre galaxie, et ce depuis le début des années 1990. Les européens avec le Very Large Telescope de l'ESO au Chli et les américains de UCLA avec le télescope Keck à Hawaï.

Genzel et son groupe ont traqué les mouvements des étoiles les plus proches du centre géométrique de la galaxie pendant 27 ans et ont réussi à déterminer les orbites elliptiques de nombreuses étoiles, dont la fameuse étoile S-02 qui s'approche du centre massif et invisible à une distance de seulement 120 unités astronomiques. Le périastre de S-02 en mai 2018 a d'ailleurs permis à Genzel et son équipe de mesurer des effets relativistes comme le redshift gravitationnel ou bien la précession de Schwarzchild, induits par la courbure de l'espace-temps générée par Sgr A*.

Car c'est le mouvement de ces nombreuses étoiles du groupe S dans le centre galactique qui a permis à Genzel ainsi qu'à Ghez et leurs équipes, indépendamment, de déterminer quelle devait être la masse de l'objet compact invisible autour duquel elles gravitent. Ce sont leurs observations qui nous ont permis de savoir que derrière la source radio Sgr A* se cache un objet compact de 4,2 millions de masses solaires qui ne peut pas être autre chose qu'un trou noir.

Les observations de Andrea Guez et ses collaborateurs ont notamment été rendues célèbres par l'animation qu'ils ont produite, montrant l'évolution de la position des étoiles du groupe S autour du trou noir supermassif sur plus de 15 ans, où l'on voit les étoiles tourner autour de ... rien. Andrea Guez est donc la première femme à recevoir le prix Nobel de Physique dans le domaine de l'astronomie (et seulement la 4ème depuis que le Nobel existe...)

Les radioastronomes de l'Event Horizon Telescope savent maintenant ce qu'il leur reste à faire (imager l'ombre de l'horizon de Sgr A*) et ils savent aussi qu'ils devront attendre encore quelques longues années avant de recevoir à leur tour leur jolie médaille en or...

IceCube ne voit pas de signes de neutrinos stériles

Après une analyse détaillée de plus de huit ans de données accumulées, l'expérience IceCube en Antarctique ne détecte aucun neutrino stérile, cet hypothétique neutrino de 4ème génération dont l'impact théorique pourrait être énorme tant sur la matière noire que sur l'asymétrie matière-antimatière et dont des signes auraient pourtant été entrevus il y a quelques années par deux autres expériences. Ces nouvelles mesures de grande précision de l'expérience IceCube sont détaillées dans deux articles publiés dans Physical Review Letters et Physical Review D. 

Découverte d'un embryon d'amas de galaxies autour d'un trou noir supermassif dans l'Univers jeune

Un proto-amas de galaxies vient d'être découvert dans l'Univers âgé de moins de 1 milliard d'années. Plus exactement, c'est un trou noir supermassif de 1 milliard de masses solaires entouré de 6 proto-galaxies (des galaxies en formation) qui vient de se dévoiler, de quoi nous aider à comprendre comment les trous noirs supermassifs peuvent grossir aussi vite aussi précocement. Une étude parue dans Astronomy&Astrophysics.

L'amas d'étoiles du centre galactique livre ses secrets

Une équipe d'astrophysiciens vient d'identifier une population d'étoiles très vieilles dans la région la plus interne de la Voie Lactée, qu'on appelle l'Amas Stellaire Nucléaire. Elles proviendraient d'un amas globulaire qui aurait migré vers le centre de notre galaxie il y a très longtemps. Cette découverte fait l'objet de deux articles publiés cette semaine dans The Astrophysical Journal Letters.

Une binaire X engoncée dans un épais cocon de poussière

IGR J16318-4848 est un système binaire X, il est composé d'une jeune étoile supergéante et d'un astre compact, trou noir ou pulsar. L'objet compact est en train d'accréter de la matière de la supergéante, ce qui produit son fort échauffement et l'émission de rayons X. Mais ce système est atypique, il apparaît très obscurci, tellement qu'il ne laisse sortir que les rayons X les plus énergétiques. De nouvelles observations par deux télescopes X permettent de comprendre ce qui se passe dans IGR J16318-4848. Une étude publiée dans Astronomy&Astrophysics.

Lune : Forte irradiation de la surface mesurée pour la première fois

57 𝜇Sv/h, soit 1,37 mSv/jour, c'est la dose moyenne qu'a mesuré l'atterrisseur chinois Chang'E 4 à la surface de la Lune où il s'est posé en janvier 2019 sur la face cachée. Cette dose de rayonnement considérable est 2,6 fois plus élevée que celle reçue par les astronautes qui vivent à bord de l'ISS, et elle est 200 fois plus élevée que la dose de la radioactivité naturelle terrestre. Une étude parue dans Science Advances.

La dynamique de l'"anneau" de M87* observée par l'EHT entre 2009 et 2017

Lorsque l'on manque de nouvelles données à exploiter, on peut toujours se retourner vers des anciennes données remisées dans les tiroirs et voir ce qu'on peut en tirer... C'est ce qu'ont dû se dire les chercheurs de la collaboration Event Horizon Telescope (EHT), qui n'ont rien pu se mettre sous le dent depuis la campagne heureuse de 2017 qui a permis de produire une image de la silhouette du trou noir supermassif M87*. Les campagnes de printemps de l'EHT 2018 et 2019 n'ont en effet pas pu avoir lieu pour de sinistres raisons et celle de 2020 a été annulée à cause d'une saleté de coronavirus. Mais l'EHT existait déjà bien avant 2017, et même si il n'était pas assez développé pour que ses données interférométriques puissent former des images de silhouettes d'horizon de trous noirs, les données peuvent être exploitées a posteriori, avec l'aide des données très riches de 2017. Cela offre aux astrophysiciens l'opportunité d'étudier l'évolution de l'anneau entourant l'ombre de l'horizon du trou noir supermassif, avec une surprise à la clé! Une étude publiée dans The Astrophysical Journal.

Nouveaux résultats sur les rayons cosmiques ultra-énergétiques

Les astroparticules qu'on appelle les rayons cosmiques n'ont pas encore révélé tous leurs mystères, notamment pour ce qui concerne leur origine et leur composition exactes. L'observatoire Pierre Auger est un grand instrument dédié à l'étude des rayons cosmiques les plus énergétiques, que l'on qualifie d'ultra-énergétiques. La collaboration scientifique du même nom vient de publier ses tous derniers résultats sous la forme de deux gros articles dans Physical Review Letters et Physical Review D. Une nouvelle petite bosse apparaît dans le spectre en énergie...

Encelade : Observation d'une activité géologique dans l'hémisphère Nord

Une équipe franco-américaine vient de publier une nouvelle cartographie de la surface de Encelade, le petit satellite de Saturne qui possède un océan liquide chaud sous sa croûte de glace. Cette mosaïque d'images qui permet de fournir une image de toute la surface de Encelade montre une forte hétérogénéité des terrains, bien sûr autour des fissures du pôle sud d'où sortent des émanations de l'océan, mais aussi dans l'hémisphère Nord... Une étude publiée dans le journal de planétologie Icarus.

Première mesure directe de la distance d'un magnétar via sa parallaxe

C'est encore à une première que je vous convie aujourd'hui : celle de la première mesure de distance directe d'un magnétar, par une mesure de parallaxe. Le magnétar XTE J1810−197 (plus simplement J1810) est le premier magnétar détecté produisant des pulses radio et l'un des plus proches connus. Fin 2018, la position relative de ses émissions radio sur une période d'un peu plus d'un an a trahi sa distance par la géométrie... Une étude parue dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Détection d'une exoplanète 11 fois plus grosse que son étoile

Andrew Vanderburg et ses collègues ne s'attendaient pas à trouver une telle planète autour d'une telle étoile : une planète de la taille de Jupiter en orbite très rapprochée autour d'une... naine blanche. C'est la première fois qu'une planète intacte est trouvée autour d'une étoile naine blanche, une étoile qui est plus petite en taille que sa planète, du coup. Une étude parue dans Nature.

Le processus astrophysique à l'origine de l'Or encore en question

L'événement gravitationnel GW170817 correspondant à la fusion de deux étoiles à neutrons avec la détection simultanée d'une contrepartie électromagnétique dans toutes les longueurs d'ondes avaient permis aux astrophysiciens de déterminer q'un tel événement pouvait être à l'origine de la production d'éléments lourds, comme l'or en particulier. Mais une nouvelle étude venant de paraître calcule exactement toutes les sources astrophysiques des éléments chimiques, et l'or reste un cas à part : il n'y a pas assez de fusions d'étoiles à neutrons pour fabriquer tout l'or des galaxies... Une étude acceptée pour publication dans The Astrophysical Journal.

Matière Noire : le modèle SIDM plus performant que CDM pour expliquer les galaxies déficientes DF2 et DF4

La découverte il y a deux ans de deux galaxies ultradiffuses qui semblent dépourvues presque totalement de matière noire (NGC 1052-DF2 et NGC 1052-DF4) a fait couler beaucoup d'encre. Aujourd'hui, des astrophysiciens chinois montrent qu'en substituant au modèle de matière noire CDM le modèle SIDM (Self Interacting Dark Matter), on parvient à expliquer les caractéristiques de ces deux galaxies anormales. Une étude publiée dans la très relevée Physical Review Letters.

Le courant Magellanique expliqué par la structure de gaz du LMC

Une équipe australo-américaine vient de trouver une solution pour expliquer l’origine de la structure gazeuse qui domine le halo baryonique de notre galaxie et qui serait liée aux deux galaxies satellites du Petit et du Grand Nuage de Magellan : le Courant Magellanique. Une étude publiée dans Nature.