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30 décembre 2018 7 30 /12 /décembre /2018 06:16

Ces observations à l’avant-garde de compréhensions futures.

           

            J’ai sélectionné trois observations dans l’univers qui devraient être des sources nouvelles de compréhension de ce qui se produit dans le cosmos. Chacune de celles-ci sont dues à l’exploitation d’instruments de plus en plus sophistiqués, performants, surtout quand leurs usages sont combinés.

            Une fontaine de dimension galactique observée en pleine magnificence.

            A un milliard d'années-lumière de la terre se trouve l'une des structures répertoriées les plus massives de l'univers : une galaxie elliptique géante entourée d'un amas tentaculaire d'autres galaxies connues sous le nom d'Abell 2597. Au cœur de la galaxie centrale, un trou noir supermassif alimente une fontaine monumentale de dimension cosmique. Là, de vastes quantités de gaz tombent vers un trou noir supermassif, où une combinaison de forces gravitationnelles et électromagnétiques pulvérise la majeure partie du gaz loin du trou noir dans un cycle continu qui dure plusieurs dizaines de millions d'années.

Les astronomes ont longtemps théorisé à propos de fontaines comme celle-ci faisant circuler continuellement le combustible stellaire d'une galaxie.

Les observations d'Abell 2597 par le réseau millimétrique/submillimétrique (ALMA) montrent les premières preuves claires et convaincantes de l'afflux simultané et de l'écoulement du gaz entraîné par un trou noir supermassif.

            « Le trou noir supermassif au centre de cette galaxie géante agit comme une « pompe » mécanique dans une fontaine d'eau. » a déclaré Grant Tremblay, un astrophysicien au Harvard-Smithsonian Center for astrophysique à Cambridge. "C'est l'un des premiers systèmes dans lesquels nous trouvons des preuves claires de l'afflux de gaz moléculaires froids vers le trou noir et l'écoulement ou le soulèvement des jets que le trou noir, lui-même, propulse. "

Selon les chercheurs, tout ce système fonctionne via une boucle de rétroaction qui s’autorégule. Le matériel de remplissage fournit la puissance à la fontaine puisqu’il se canalise vers le trou noir central, comme l'eau entrant dans la pompe d'une fontaine. Ce gaz de remplissage réactive une surchauffe du trou noir qui provoque la propulsion de jets de matériels surchauffés à grande vitesse hors de la galaxie. Pendant qu'il voyage, ce matériel pousse des paquets et des flots de gaz dans le halo expansif de la galaxie, où il finit éventuellement par pleuvoir en retour en direction du trou noir, déclenchant ainsi le renouvellement du processus.

Au total, de l’ordre de 3 milliards de masses solaires de gaz moléculaire sont impliqués dans le fonctionnement de cette fontaine, formant ainsi un filament nébulaire qui occupe sur plus de 100 000 années-lumière l’intérieur de la galaxie.

Bien que cette observation concerne une seule galaxie, il est logique de considérer que ce processus vaut dans les galaxies en général et que cela, fondamentalement, contribue à la dynamique de leur évolution.

Je pense que l’on aura l’occasion de re-évoquer cette extraordinaire machinerie mise en évidence pour la première fois. On découvre aussi une dynamique propre, autarcique, au sein des amas de galaxies comme s’il y avait des mini-univers autonomes dans l’univers.  

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Le télescope Aussie a presque doublé le nombre connu des mystérieux ‘Eclats  Radios Rapides’ ; 'Fast radio bursts' : ‘FRB’s’, qui sont des flashs puissants d’ondes radios provenant de l’espace lointain.

Les découvertes de l'équipe incluent, à la fois, les plus rapides et les plus brillants ‘Eclats Radios’ jamais détectés.

Les conclusions récentes rapportées nous disent que les ‘FRB’s’ viennent de partout dans le ciel et durent seulement quelques millisecondes.

Les scientifiques ne savent pas ce qui les cause (sic), mais cela doit impliquer une énergie incroyable : équivalente à la quantité libérée par le soleil en 80 ans.

 "Nous avons trouvé 20 ‘FRB’s’ en un an, presque le double du nombre détecté dans le monde entier depuis qu'ils ont été découverts en 2007," a déclaré l'auteur principal de l’article : Dr. Ryan Shannon, de l'Université Swinburne de technologie.

Il a été également prouvé que des ‘FRB’s’ viennent de l'autre côté de l'univers plutôt que de notre propre voisinage galactique et que ceux-ci voyagent pendant des milliards d'années et donc ils traversent occasionnellement des nuages de gaz. Chaque fois que cela se produit, les différentes longueurs d'onde qui composent un éclat sont ralenties par des quantités différentes. Eventuellement, l'’éclat’ atteint la Terre avec une dispersion de ses longueurs d'onde qui arrivent sur le télescope à des moments légèrement différents, comme les nageurs sur une ligne d'arrivée. Chronométrer l'arrivée des différentes longueurs d'onde nous dit la quantité de matière que le ‘FRB’ a traversé durant son voyage.

 Et puisqu’il a été montré que les ‘FRB’s’ viennent de loin, nous pouvons les utiliser pour détecter toute la matière manquante située dans l'espace entre les galaxies ce qui constitue une découverte vraiment intéressante.

Nous savons maintenant que les ‘FRB’s’ proviennent d'environ la moitié de l'univers, mais nous ne savons toujours pas ce qui peut les provoquer pas plus de quelles galaxies ils proviennent.

Le prochain défi de l'équipe est de localiser la provenance de ces ‘éclats’ dans le ciel.

 "Nous serons en mesure de localiser ces ‘éclats’ à mieux d'un millième d’un degré, " nous précise R. Shannon.

 "C'est à peu près la largeur d'un cheveu humain vu à dix mètres de distance, et assez précis pour relier chaque éclat à une galaxie particulière. "

L’ensemble des moyens d’observations est situé à l’Ouest de l’Australie et constitue un élément précurseur du ‘SKA’ : ‘Square Kilometer Array’ ; ‘le Réseau (d’antennes) sur un Kilomètre Carré’.

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ANITA détecte un autre nouvel événement ressemblant à un rayon cosmique inversé.

Une fontaine de particules de haute énergie ressemblant à une cascade de rayons cosmiques à l'envers est détectée pour la deuxième fois par l'’Antenne Transitoire Impulsionnelle de l'Antarctique’ : ‘ANITA’. 

Le recensement de ce deuxième événement en 13 ans conduit à conjecturer sur ce que cela peut bien signifier.

Nous savons que les particules de rayons cosmiques à haute énergie bombardent constamment la terre. Quand une de ces particules entre en collision avec les molécules dans notre atmosphère, elle déclenche une cascade de particules secondaires, collectivement connues sous le nom de cascade atmosphérique de rayon cosmique. Mais ce n'est pas la seule façon dont les particules de haute énergie interagissent avec la terre. Ainsi le 28 décembre 2006, l'antenne transitoire impulsionnelle de l'Antarctique (ANITA) a détecté une cascade atmosphérique « ascendante » : une fontaine de particules de haute énergie qui surgissait du sol glacial de l'Antarctique. L'équipe signale maintenant l'observation d'un deuxième événement de ce type, qui s'est produit le 12 décembre 2014.

ANITA a été conçue pour détecter les cascades atmosphériques à rayons cosmiques via les signaux radio-ondes qu'elles émettent. ANITA détecte les ondes radio soit sur leur chemin vers le bas ou, plus fréquemment, sur leur chemin de retour vers le haut après avoir rebondi sur la glace. Ce rebond inverse la phase des ondes radioélectriques, permettant de distinguer les deux séries de vagues par leur direction et leur phase (sic).

Mais en 2006 et en 2014, ANITA a détecté un signal inattendu : des ondes radioélectriques provenant de la glace avec une phase non inversée. Ces détections suggèrent que les signaux provenaient de particules en mouvement ascendant ayant traversé la Terre avant de surgir de la glace. Mais il n’est pas envisagé que les rayons cosmiques puissent le faire en grand nombre, laissant ainsi planer le mystère sur la source de ces signaux. Une possibilité serait que les rayons cosmiques d'une supernova brillante soufflent leur chemin à travers le globe terrestre. Mais seulement la détection de 2014 a coïncidé avec un tel événement. Une autre possibilité serait que ANITA ait détecté des ondes radio émises provoquées par une particule non comptabilisée au sein du modèle standard.

L'équipe d’ANITA nous dit que d'autres détections de ces signaux bizarres sont nécessaires avant de produire une conclusion définitive quant à leur origine. Toutefois une discussion scientifique est ouverte et un article de A. Cho sur le site de Nature l’anime :

A première vue, que des signaux aient été produits par des cascades atmosphériques par un déploiement ascendant et déclenchées par des particules qui ont traversé la Terre comme dans un tunnel, ce n'est pas un problème pour le modèle standard car les neutrinos interagissent à peine avec la matière, donc quelques neutrinos cosmiques pourraient avoir fusé à travers la planète avant de percuter un noyau atomique dans la glace et enclencher une cascade atmosphérique ascendante.

Cependant, lorsqu'on l'examine en détail, cette explication s'effondre, arguent D. Fox et ses collègues. Étant donné les directions des cascades, les particules qui les ont produites doivent avoir parcouru plus de 5700 kilomètres de la Terre, estiment les chercheurs. Cependant, les grandes tailles des cascades montrent que les particules auraient dû avoir eu des énergies supérieures à 0,5 exa-électron volts (1 exa = 1018 eV = 106 TeV) soit 70.000 fois l'énergie obtenue avec l'accélérateur de particules le plus puissant. Une telle énergie extrême augmente la probabilité que les neutrinos interagissent au cours de leur traversée du globe terrestre, donc il n'y a aucune chance qu'un tel neutrino avec une telle énergie puisse traverser sans interagir avec de la matière terrestre durant son parcours.

Ces événements sont plus facilement expliqués par de la nouvelle physique, nous disent les chercheurs. Un rayon cosmique ultra-haute énergie sur le côté lointain de la Terre aurait pu donner naissance à un nouveau type de particule, environ 500 fois plus massive que le proton, qui a percé la planète avant de se décomposer pour produire une cascade atmosphérique ascendante, disent-ils. Un cadre théorique appelé la supersymétrie offre des candidats qui feraient l'affaire, nous dit D. Fox. Il ajoute que l'interprétation reçoit également un certain soutien de la part de l’équipe d'IceCube : un gigantesque éventail de détecteurs de particules enfouis dans la glace de l'Antarctique, qui voit régulièrement des signaux, certes plus faibles, d'événements ascendants inhabituels.

Toutefois D. Besson : membre de l’équipe d’ANITA refuse de signer l’article qui émet des conclusions hâtives : « Ma position personnelle est que nous faisons trop de ces événements qui dépendent complètement d'un argument de polarisation.

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