30/01/23

Détection d'un brutal ralentissement du magnétar SGR 1935 +2154


Le 5 octobre 2020, le magnétar SGR 1935 +2154 a brutalement ralenti sa rotation. Et quelques jours plus tard, il a brusquement commencé à émettre des ondes radio de type FRB. Une équipe de chercheurs a pu tester une nouvelle théorie sur la cause possible du ralentissement rare, ou "anti-glitch", de SGR 1935 +2154. L'étude est parue dans Nature Astronomy.

28/01/23

Détection d'éclipses de rayons gamma dans des pulsars binaires


Une équipe d'astrophysiciens a découvert les premières éclipses de rayons gamma dans sept systèmes de pulsars binaires en utilisant plus de 10 ans de données du télescope spatial Fermi-LAT. Ces éclipses apparaissent lorsque l'étoile compagne passe devant le pulsar lors de son orbite, et elles permettent aujourd'hui d'affiner les paramètres orbitaux, et donc de mieux contraindre la masse des étoiles à neutrons... L'étude est parue dans Nature Astronomy.

26/01/23

Découverte d'un 6ème pulsar en couple avec une étoile massive


La collaboration canadienne CHIME a découvert un rare pulsar, en couple avec une étoile massive. C'est seulement le 6ème cas de ce genre à être observé. L'étude est parue cette semaine dans The Astrophysical Journal.

24/01/23

De nombreuses molécules détectées dans un nuage dense protostellaire par Webb


Une équipe internationale a utilisé les observations du télescope spatial James Webb  pour obtenir une vue inédite d'un nuage interstellaire dense. Ces observations révèlent la composition de glaces de l'univers primitif, fournissant de nouvelles informations sur les processus chimiques de l'un des endroits les plus froids de l'univers ainsi que sur les origines des molécules qui composent les atmosphères planétaires. L'étude est parue dans Nature Astronomy.


23/01/23

La disparition accélérée des étoiles dans le ciel nocturne


Est-ce que vous voyez la Voie Lactée là où vous vivez ? Il est fort probable que vous répondiez "non" à cette question, comme de plus en plus d'Homo Sapiens et d'autres animaux sur cette planète... Une étude parue cette semaine dans Science montre que la pollution lumineuse qui empêche de voir les étoiles dans le ciel nocturne s'aggrave de plus en plus. L'augmentation de la luminosité du ciel est plus rapide que ne le suggèrent les mesures par satellite des émissions de lumière artificielle sur Terre... 

19/01/23

Découverte de deux destructions maréales d'étoiles partielles


Deux équipes d'astronomes sans liens mais utilisant le même télescope spatial à rayons X (XMM-Newton) ont observé deux événements similaires autour de trous noirs inactifs : des éruptions qui sont associées à la destruction d'étoiles, mais qui se répètent à intervalles réguliers, comme si l'étoile n'était pas entièrement détruite au premier passage. Les deux équipes ont publié leurs résultats respectifs par hasard le même jour, dans Astronomy & Astrophysics et dans The Astrophysical Journal Letters.

17/01/23

Clap de fin pour l'anomalie des antineutrinos de réacteur (et pour les neutrinos stériles)


L'expérience STEREO qui mesure les antineutrinos électroniques sortant du réacteur expérimental à haut flux de l'ILL à Grenoble, vient de livrer ses derniers résultats : l'anomalie vue depuis de nombreuses années se révèle être dûe à une mauvaise évaluation des fissions de l'uranium et non à l'existence d'un quatrième neutrino (stérile). Les physiciens publient leurs résultats dans Nature et dans Physical Review Letters.

Dans les années 2010, des anomalies observées dans les spectres d'antineutrinos émis par les réacteurs nucléaires ont fait émettre l'hypothèse de l'existence d'un état supplémentaire du neutrino qui serait stérile, c'est-à-dire n'interagissant pas par le biais de l'interaction faible. L'expérience STEREO a été conçue pour étudier cette conjecture, qui étendrait potentiellement le modèle standard de la physique des particules. Les physiciens de la collaboration STEREO publient une analyse de l'ensemble des données générées par le détecteur STEREO. 
Plusieurs expériences ont été installées auprès de réacteurs nucléaires pour mesurer le flux d'antineutrinos électroniques qui sont produit lors des très nombreuses désintégration béta qui ont lieu parmi les plus de 800 produits de fission différents générés lors de la fission de l'uranium 235. Presque toutes ces expériences ont détecté une anomalie dans le flux d'antineutrinos : à certaines énergies, le flux d'antineutrinos est de 6 à 10% supérieur ou inférieur aux prévisions. Ce qu'on a rapidement nommé l'"anomalie des antineutrinos de réacteur" a enthousiasmé la communauté des physiciens des neutrinos, car elle pouvait  être la signature d'un hypothétique neutrino stérile, longtemps vu comme un candidat très sérieux pour la matière noire. Alain Letourneau (CEA) et ses collègues de l'expérience STEREO, ont mesuré le flux d'antineutrinos électroniques à seulement 10 m du réacteur expérimental de l'Institut Laue Langevin. Ils ont travaillé avec une puissance du réacteur de 52,78 MW ± 0,77 MW en moyenne durant l'expérience, ce qui a donné lieu à la détection de 394 antineutrinos par jour. Ils confirment bien les anomalies observées par d'autres expériences, mais vont un peu plus loin en montrant que cette anomalie ne vient pas de l'existence hypothétique d'un quatrième neutrino qui serait stérile et vers lequel les antineutrinos électroniques pourraient osciller. STEREO mesure avec précision le spectre d'énergie des antineutrinos associés à la fission de 235U. La segmentation du détecteur en 6 cellules identiques et sa très courte distance au cœur compact (seulement 10 m) sont ici des propriétés cruciales pour l'analyse. Etant données les caractéristiques attendues pour un neutrino stérile, on s'attendrait à ce qu'il ait une masse de l'ordre de 1 eV ce qui produirait une oscillation de saveur sur quelques mètres. Le détecteur STEREO devrait donc voir une différence entre le spectre en énergie des neutrinos qui est mesuré dans la première cellule (la plus proche du réacteur) et celle qui en est la plus éloignée. Mais lorsqu'ils comparent les spectres des différentes cellules de scintillateur hydrogéné et gadolinié de leur détecteur, Alain Letourneau et ses collaborateurs ne voient aucune différence. Alors qu'ils observent en revanche bien les mêmes anomalies de flux par rapport à ce qui est attendu à partir des flux beta théoriques. 

Pour prédire le flux d'antineutrinos, les physiciens utilisent généralement des données enregistrées sur le flux des électrons qui est accompagné par le flux d'antineutrino dans la désintégration beta. Mais Letourneau et ses collaborateurs ont donc trouvé des bonnes raisons de douter des mesures effectuées précédemment sur les électrons des désintégrations beta. En mesurant les spectres d'antineutrinos, et en déduisant les spectres d'électrons correspondants, par une théorie fondamentale, et en comblant les lacunes à l'aide d'un modèle phénoménologique, ils ont pu traiter les plus de 800 désintégrations bêta différentes présentes dans le réacteur. Ils trouvent des "bosses" dans le flux d'antineutrinos qui concordent avec leurs observations. Des caractéristiques similaires sont prédites pour les spectres d'électrons (car la somme de l'énergie de l'électron et de l'antineutrino est constante), mais elles n'apparaissent pas dans les données mesurées précédemment sur les électrons...
Les résultats de Letourneau et son équipe suggèrent donc qu'un biais expérimental dans les mesures d'électrons soit à l'origine de l'"anomalie" des antineutrinos de réacteurs, qui ne seraient du coup pas du tout anormaux, puisque ce seraient les spectres des électrons des réacteurs qui seraient légèrement erronés. 
Ces résultats de STEREO sont donc doublement importants : d'un côté, ils falsifient à leur tour l'hypothèse de l'existence des neutrinos stériles de 1 eV, comme l'avaient déjà fait dans un autre cadre les expériences MINOS+ en 2019 (voir ici) et IceCube en 2020 (voir là), et d'un autre côté, ils montrent quelle est l'origine de l'anomalie qui était observée à proximité des réacteurs nucléaires.
L'expérience STEREO fournit la mesure la plus précise à ce jour du spectre des antineutrinos de la fission de 235U. Ce spectre est maintenant destiné à être utilisé par la communauté de la physique des particules comme spectre de référence pour les futures expériences de réacteur de haute précision, telles que la détermination de la hiérarchie de masse des neutrinos ou les tests à basse énergie du modèle standard avec le processus récemment accessible de diffusion élastique neutrino–noyau. Les observations de neutrinos astrophysiques ou de géoneutrinos où les antineutrinos de réacteur sont une source de bruit de fond bénéficieront également d'une meilleure description de leur flux. 
Au-delà de sa pertinence pour la physique fondamentale des neutrinos, cette mesure du spectre total des antineutrinos de 235U a le potentiel d'améliorer les données évaluées de fission nucléaire avec, en particulier, une sensibilité aux rendements de fission et à la description des transitions bêta des produits de fission. Le nouveau spectre de référence, ainsi que le gain de fiabilité et de précision des données nucléaires associé, trouveront ainsi également des applications directes dans l'exploitation et la surveillance des réacteurs. 

Sources

STEREO neutrino spectrum of 235U fission rejects sterile neutrino hypothesis
The STEREO Collaboration
Nature volume 613 (11 january 2023)
Origin of the Reactor Antineutrino Anomalies in Light of a New Summation Model with Parametrized 
β- Transitions
A. Letourneau et al.
Phys. Rev. Lett. 130, 021801 (10 January 2023)


Illustration

Configuration du détecteur STEREO et comparaison des spectres d'antineutrinos détectés dans les cellules 1 et 6 par rapport au cas de l'absence de de neutrinos stériles (collaboration STEREO)

16/01/23

Webb déniche des galaxies "petits pois" à l'époque de la réionisation


Une nouvelle analyse spectrale des galaxies lointaines imagées par le télescope spatial James Webb montre qu'elles partagent des similitudes remarquables avec les galaxies "petits pois", une classe rare de petites galaxies dans notre arrière-cour cosmique. L'étude est parue dans The Astrophysical Journal Letters.

15/01/23

Découverte de 18 galaxies spirales à noyaux actifs émettant des lobes radio


Alors qu'il est communément admis que les noyaux galactiques actifs à très forte émission radio sont hébergés exclusivement par des galaxies elliptiques géantes, une équipe de chercheurs chinois vient de découvrir avec Hubble des radiogalaxies à double lobe qui sont associées à des galaxies à disque. Ils publient leur découverte dans The Astrophysical Journal. 

13/01/23

La lumière diffuse des amas de galaxie explorée avec Hubble


La lumière intra-amas est la lumière diffuse qui existe entre les galaxies qui composent de grands amas de galaxies. Cette lumière est émise par des étoiles qui errent en dehors des galaxies. Une équipe d'astrophysiciens a observé comment évolue la fraction de cette lumière dans le temps entre des amas à différentes époques cosmiques. Ils montrent que cette fraction n'évolue pas, étrangement. Ils publient leur étude dans Nature.

11/01/23

Des oscillations quasipériodiques très rapides observées dans un sursaut gamma de fusion d'étoiles à neutrons


Des oscillations quasi périodiques très rapides ont été détectées dans deux sursauts γ apparus lors de  collisions d'étoiles à neutrons. Un tel signal était prédit par des simulations relativistes qui indiquaient qu'une grosse étoile à neutrons devait se former durant quelques dizaines de millisecondes suite à la fusion, puis osciller avant de sombrer dans le noir d'un trou. L'étude est publiée dans Nature

10/01/23

Détection d'un sursaut de FRB répétitif similaire à un FRB unique


Un FRB répétitif a été détecté à nouveau, mais cette fois pour la première fois à haute fréquence et pour la première fois par le radiotélescope japonais du Usuda Deep Space Center de la JAXA. Mais la densité d'énergie du sursaut détecté ressemblait d'avantage à celle d'un FRB non répétitif... L'étude est parue dans Publications of the Astronomical Society of Japan.

08/01/23

Mesure du taux d'une réaction clé du cycle CNO du Soleil


Une équipe de physiciens états-uniens a mesuré la probabilité d'une réaction clé qui intervient dans le cycle CNO du Soleil, en la reproduisant en laboratoire souterrain. Il s'agit de la capture d'un proton par un noyau d'azote-14 qui produit un noyau d'oxygène-15. Cet isotope de l'oxygène se désintègre ensuite en azote-15 en émettant un neutrino, dont la détection est cruciale pour connaître la composition du Soleil en éléments plus lourds que l'hélium. Ils publient leurs résultats dans Physical Review C.

06/01/23

Un modèle plus précis pour les naines blanches ultra-massives


La prise en compte des effets de la Relativité Générale dans l'évolution des étoiles naines blanches très massives, proches de leur limite de stabilité, indique des différences notables par rapport au cas classique. La masse limite se révèle notamment être un peu inférieure au classique 1,4 masse solaire. L'étude est parue dans Astronomy&Astrophysics.

03/01/23

Le champ magnétique du pulsar de Vela dévoilé par la polarisation des rayons X


La nébuleuse de vent du pulsar Véla a été observée en rayons X avec Imaging X-Ray Polarimetry Explorer (IXPE) et dévoile le champ magnétique dans l'environnement du pulsar. L'ordre et la symétrie du champ vont remodeler notre compréhension de la façon dont il accélère les particules à des énergies ultra-élevées. L'étude est parue dans Nature.

01/01/23

Observation de la région la plus vieille de notre galaxie


Une équipe d'astrophysiciens vient de découvrir ce qui s'apparente à la partie la plus ancienne de notre galaxie : une population de très vielles étoiles très pauvres en métaux au coeur de la Voie Lactée. Ces centaines de millions d'étoiles ont un âge d'au moins 12,5 milliards d'années... L'étude est publiée dans The Astrophysical Journal.