Astro | Dr. Goulu

Combien de marée

Tue, 15 Aug 2017 00:00:00 +0000

Cet été, les Goulus ont exploré le pays des grandes marées : la Bretagne et la Normandie. Notre périple a d’ailleurs commencé aux , un des rares endroits au monde où l’amplitude des marées peut atteindre 14 m, changeant le paysage de manière spectaculaire en quelques heures. Devant un tel spectacle on ne peut que se demander “mais comment donc est-ce possible” ?

Iles Chausey à pleine mer et à basse mer . Photos d’Éric Guillemot extraites du livre “Marée basse”

Les marées pour les nuls.

Le mécanisme des est habituellement expliqué comme ceci :

L’attraction de la Lune déforme les océans en créant une “bosse d’eau” dans la région qu’elle survole. Comme la Terre tourne sur elle-même en 24h et que la Lune tourne autour de la Terre en 27 jours, la Lune repasse au dessus de la même région* toutes les 24h et 50 minutes environ.
Mais puisque la Terre est ronde** et que le système Terre+Lune tourne en réalité autour d’un centre de gravité qui n’est pas au centre de la Terre, la force centrifuge crée une deuxième bosse à l’opposé de la première, ce qui fait qu’il y a deux marées par jour, plus précisément toutes les 12h et 25 minutes environ. On appelle cette marée “semi diurne lunaire”, notée M2 (M pour Moon)
L’attraction du Soleil crée aussi deux bosses plus petites***, là où le Soleil est au zénith (forcément à midi) et au (à minuit), donc avec une période de 12h. C’est la “semi-diurne solaire”, S2
Comme ces deux périodes sont proches, la somme des marées M2+S2 varie avec les phases de la Lune. En effet, à la Nouvelle Lune, la Lune est approximativement alignée dans la direction du Soleil, à la Pleine Lune elle est alignée à l’opposé du Soleil, et aux quartiers elle est dans une direction perpendiculaire à celle du Soleil, donc M2 et S2 sont en opposition de phase et leur effet se soustrait plutôt que de s’additionner:

illustration SHOM

Comme la Lune ne tourne pas autour de la Terre dans le plan de l’ , que l’axe de la Terre est incliné, et que les orbites de la Terre et de la Lune ne sont pas des cercles mais des ellipses, d’autres phénomènes astronomiques à longue période viennent encore moduler ceci, produisant par exemple les grandes marées d’équinoxe .

Tout ceci a été expliqué par le grand en 1687 déjà dans son génial livre sur la gravitation universelle.

En réalité, c’est plus compliqué …

Il y a juste un léger détail : ça ne colle pas du tout à la réalité ! Il y a notamment deux gros problèmes :

Selon Newton, quand la Lune est à son point le plus haut dans le ciel ce devrait être la pleine mer. Mais en réalité, à ce moment là c’est plutôt la marée basse !
Les amplitudes des ondes M2 et S2 calculées par Newton valent respectivement 34 cm et 16 cm . Son modèle n’explique donc pas les marées supérieures à 50 cm, sans parler de celles de plus de 10 mètres …

En 1747, **** se pose une question qui survient tout naturellement lorsqu’on se balance dans sa baignoire : quelle est la des océans ? Il la calcule comme si la Terre n’avait aucun continent et était recouverte d’un océan d’une profondeur uniforme de 4000m, et trouve une période d’environ 23 heures. Or nous avons vu que S2 force l’océan à osciller avec une période plus courte, de 12h25. Dans un tel cas, comme très bien expliqué dans , l’oscillation se produit en sens inverse de l’excitation, ce qui résout le premier problème.

résolut le second dans son “Traité de Mécanique Céleste” en 1799. Le modèle “statique” de Newton considère que l’eau de l’océan se dilate verticalement, se gonfle quasi instantanément pour former les “bosses”. C’est évidemment faux pour l’eau des marées qui se déplace à la surface des océans en créant des courants. Mais la vague de d’Alembert n’est pas possible non plus car elle devrait se déplacer de 40000km en 23h soit à environ 1700 km/h. Laplace considère les marées comme un phénomène “dynamique” : l’attraction de la Lune et du Soleil excitent la surface de l’océan en créant des vagues qui se propagent, rebondissent contre les côtes, et se combinent pour provoquer à certains endroits d’énormes marées par .

Le modèle dynamique

L’animation ci-dessous montre comment la marée se propage réellement dans les océans du monde :

Remarquez qu’il n’y a PAS de “bosses” et de “creux” espacés régulièrement de 90° ! Il faut bien retenir que l’explication de Newton décrit correctement les forces qui excitent l’océan, mais pas du tout sa réponse dynamique qui donne l’amplitude des marées.

La figure ci-dessous est une autre représentation de ceci :

Amplitude et phase de la marée M2 selon mesures Topex Poseidon.
image CC Wikipedia

On voit qu’il y a très peu d’endroits sur Terre (en noir) où les marées dépassent 1m30, mais aussi qu’il y a des endroits où les marées sont quasi nulles (en bleu foncé). Ce sont d’une part des mers fermées comme la Méditerranée ou la mer des Caraïbes qui ne sont pas assez vastes pour qu’un phénomène de résonance s’établisse, et d’autre part les . Ces “nœuds” de la vibration des océans se trouvent à plusieurs exemplaires dans le Pacifique et l’Atlantique, mais curieusement près des côtes de l’Indien. Entre ces nœuds sont tracées les qui indiquent les lieux où les pleine mers ont lieu simultanément.

Comment calculer les marées

La mésaventure du “débutant” de ma photo fait rigoler, mais les rois européens riaient moins lorsqu’un vaisseau revenant chargé de richesses d’une de leurs colonies se fracassait sur des rochers invisibles à cause de la marée. Ils ont vivement encouragé leurs scientifiques à trouver une solution, mais la prédiction de la marée est un problème très difficile.

Comme on l’a vu, la marée en un endroit donnée est influencée par la forme des côtes à 10'000 km de là, le relief des fonds marins qui freine les courants, la direction des vents dominants qui peut amplifier le flux et freiner le reflux ou vice-versa etc.. Pour prédire correctement la marée, on doit avoir recours à pour obtenir le de la marée à cet endroit à partir de sur de longues périodes.

(source )

A Brest par exemple on connait désormais plus d’une centaine de fréquences et harmoniques de la marée que l’on additionne pour au millimètre près !

Aujourd’hui on fait ça sur n’importe quel ordinateur, mais en 1873 c’était si important que himself avait construit cette au Centre de l’Univers, Londres :

Les trains d’engrenages en bas déplacent verticalement des poulies au rythmes des 15 harmoniques les plus importantes, et la ficelle serpentant entre ces poulies effectue l’addition.

L’énergie marémotrice

L’ datant de 1966 et quelques nouveaux notamment tentent d’utiliser l’ pour produire de l’électricité. C’est très bien, mais il ne faut pas oublier que les fortes marées (et leurs courants) sont produits par un phénomène de résonance qui accumule une puissance relativement faible fournie par la mécanique céleste. En absorbant de l’énergie à certains endroits on risque de modifier les marées, et à l’extrême d’amortir carrément la résonance en créant de nouveaux points amphidromiques…

Car le potentiel n’est pas aussi élevé que l’on peut croire:

L’ordre de grandeur de l’énergie naturellement dissipée annuellement par les marées est évalué à 22 000 TWh soit l’équivalent de la combustion de moins de 2 . Ce chiffre est à comparer à la consommation d’énergie de l’humanité, de l’ordre de 10 Gtep .

Seule une fraction de l’énergie des marées étant récupérable, l’énergie marémotrice ne pourra fournir, à l’avenir, qu’une faible part des besoins mondiaux.
\[[Wikipedia](https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_mar%C3%A9motrice#Potentiel_de_l.27.C3.A9nergie_mar.C3.A9motrice)\]

Les marées solides

Newton avait un peu trop simplifié les marées océaniques, mais pour le reste il avait raison : la Lune et le Soleil déforment non seulement les océans, mais toute la Terre ! Vous montez et descendez d’environ 30 cm deux fois par jour, et cette fois en phase avec la Lune sous l’effet de cette marée “solide” qui a des effets plus ou moins sensibles:

L’énergie dissipée ! Je ne parle pas de l’atmosphère, mais de l’entier du volume solide ou pâteux de notre globe. Je n’ai pas trouvé la puissance de ce chauffage, mais ça doit être beaucoup plus que celle de la marée liquide. Et nous ne sommes pas une exception : , est l’astre le plus volcaniquement actif de notre Système Solaire et il est chauffé par environ 130 TW d’effet de marée.
La marée ralentit la rotation des lunes et planètes. Ainsi le jour terrestre se rallonge d’environ 2.3 microsecondes par siècle. Le même effet eu le temps d’arrêter totalement la Lune par rapport à nous: elle est désormais en avec la Terre. C’est le cas d’autres petites lunes du Système Solaire, mais pas de Mercure comme je le croyais. Mercure est en , mais je n’ai pas compris si c’est un effet de la marée du Soleil.
Mais si la rotation de la Terre ralentit, comment le peut-il se conserver ? Et bien la Lune accélère en proportion ! Et en accélérant, elle “monte” dans le de la Terre, et donc s’éloigne de nous de 3.8 cm par an.
La marée solide perturbe même les mesures du CERN, qui ont du en tenir compte!

C’est quand même surprenant que les énormes marées des îles Chausey et le fait que la Lune nous montre toujours la même face ont la même cause, non ? La science est comme ça : elle unifie, elle décrit de manière cohérente des faits apparemment distincts. J’y vois une différence fondamentale avec les pseudo sciences dont on parle beaucoup (trop) ces temps-ci : il me semble qu’elles ont plutôt tendance à formuler au moins une hypothèse (chacune…) pour chaque fait **. Mais ceci est une autre histoire…

Bonne rentrée à tous, et surtout : restez curieux !

Notes:

* Plus précisément au dessus du même méridien, mais en deux passages successifs l’élévation ne change pas beaucoup…

** Viens de découvrir que les platistes doivent inventer des phénomènes électromagnétiques pour expliquer les marées… (arf arf arf ! … et désespoir…)

*** Pas vraiment compris pourquoi la marée solaire est plus faible que la lunaire… d’après l’attraction solaire est plus forte…

**** Voilà ce qui arrive quand votre mère vous abandonne devant l’ …

Références :

Eric Fottorino and Eric Guillemot (2006) : Marée basse. 2006, ISBN: 2742416552.
Dominique Bourgeois (2015) : . Voiles & Voiliers (Ed.): 2015.
Frédéric Chambat (2015) : . CultureSciences Physique (Ed.): 2015.
S. Speich, B. Blanke, V. Thierry, G. Roullet, E. Da Costa, T. Huck, L. Hua, Ph. Le Bot (2015) : . Laboratoire de Physique des Océans (DRO/LPO) Unité mixte de recherche CNRS-IFREMER-UBO n° 6523 (Ed.): 2015.
P. Rocher and B. Mosser : . IMCCE - Observatoire de Paris (Ed.).

EVE et les exoplanètes

Wed, 12 Jul 2017 00:00:00 +0000

Je suis un gamer. J’ai parfois un peu honte en pensant à tout ce temps “perdu”, mais une nouvelle , me remotive à jouer fièrement à : les joueurs vont y contribuer à la recherche d’exoplanètes en analysant de vraies données mesurées par les télescopes spatiaux et .

Lors de la “fanfest” qui réunit chaque année joueurs et développeurs du jeu en Islande, a expliqué (en anglais très francisé…) le “Project Discovery”, intégré au jeu ces jours-ci.

Sa conférence étant assez longue, j’en recommande quelques passages aux lecteurs pressés:

dès 13:30, il décrit la , utilisée par le télescope spatial Kepler.
à 16:30, il explique à l’aide de la figure ci-dessous que cette méthode permet de connaître aussi la taille et la température de la planète, voire la chimie de son atmosphère (20:20) ! En effet la planète ne fait pas seulement de l’ombre à l’étoile lorsqu’elle passe devant, mais son croissant augmente progressivement l’intensité de la lumière reçue par le télescope jusqu’au moment où la planète passe derrière l’étoile. Là la luminosité baisse à nouveau
En pratique, la variation de luminosité est extrêmement faible comme on peut le deviner en regardant les photos de transits devant le Soleil de Mercure et de Vénus ci-dessous. Si des E.T. (ou des Aliens…) sont en train de mesurer la luminosité du Soleil il leur faudrait un système capable de détecter une variation de 84 une fois par an pour détecter le transit de la Terre. Kepler aurait du être capable de mesurer 20 ppm, mais quelques problèmes techniques le limitent à environ 50 ppm.

Transit devant le Soleil de Mercure (à gauche , 9 nov. 2006) et de Vénus, (à droite, 5 juin 2012). Photo : Montage Planétarium Rio Tinto Alcan; Brocken Inaglory/Wikimedia Commons (Mercure); Marc Jobin (Vénus)
dès 21:00, Michel Mayor montre que, logiquement, les premières exoplanètes découvertes par cette méthode en 2000 avaient environ la taille de Jupiter, mais qu’en suite, en intégrant les mesures sur de longues périodes, on est parvenus à détecter des planètes plus petites, jusqu’à la taille de Neptune environ en 2009, et vers 2013 quelques “ ” comme , à peine plus grosse que notre bonne vieille planète d’origine (mais qui tourne autour d’une étoile plus petite que le Soleil)
à 26:00 il explique que les ordinateurs sont très performants pour détecter des variations périodiques de la luminosité, mais plusieurs difficultés surviennent en pratique:
- La période n’est pas toujours régulière. Des planètes proches peuvent se perturber mutuellement au point d’avancer ou reculer le transit. C’est très visible à l’oeil humain (ci-contre), mais pas évident du tout pour ce .
- La luminosité de l’étoile varie. Celle du Soleil varie de 0.1% (1000 ppm…) au cours du qui dure environ 11 ans. En plus il tourne, en un mois environ, entraînant des taches solaires qui ressemblent vachement à des transits, de loin. Et beaucoup d’étoiles sont beaucoup moins stables que le Soleil…
- Beaucoup d’étoiles sont : il y a en fait deux étoiles pour le prix d’une ! Elles se perturbent mutuellement, et peuvent s’occulter en transitant l’une devant l’autre … Pour de tels systèmes on ne recherche pas forcément d’exoplanètes, mais les mesures de CoRoT et de Kepler permettent d’obtenir les caractéristiques des deux étoiles.c’est là que les humains interviennent, en l’occurrence des joueurs prêts à analyser des milliers de signaux à la main pour un salaire virtuel, dont moi.
à partir de 30:00 on voit (enfin) à quoi ressemblent ces données dans l’interface du jeu : dans la moitié du bas on voit le signal complet et une simulation du système solaire qu’on est en train d’analyser. Dans la moitié du haut, on peut zoomer et “replier” le signal pour faire apparaître des corrélations comme le “trou” qu’on devine au centre, et qui correspondrait à une planète orbitant l’étoile en 1.3874 jours. Peu probable, mais il y a tant de choses étranges dans l’univers …

Si plusieurs joueurs identifient les mêmes exoplanètes, ils sont récompensés dans le jeu et leur découverte est transmise à des pros. Si un joueur ne trouve pas une exoplanète déjà connue ou repérée par d’autres joueurs, il n’est pas récompensé. Tout ceci est encore tout neuf et sera encore ajustée au fur et à mesure de l’expérience, mais l’idée me semble vraiment attrayante, au moins autant que qui m’avait occupé quelques soirées.

“Project Discovery” été développée en collaboration entre CCP, les universités de Genève et Reykjavik et la startup suisse (et même valaisanne!) Massively Multiplayer Online Science ( ) que je n’ai pas encore le plaisir de connaître ( si jamais…)

Bon il est vraiment temps que je me mette à chasser les exoplanètes. Si ça vous dit d’essayer, sachez que vous pouvez jouer gratuitement à EVE (avec pas mal de limitations), et que ça me ferait plaisir que vous le fassiez en cliquant sur l’image ci-dessous. A bientôt, jeunes padawans.

References

" ", 22 février 20017, CCP Games
Tom Fenwick “ ”, 13 avril 2017, New Scientist
2016 sur Pale Red Dot

Einstein et les ondes gravitationnelles

Sun, 14 Feb 2016 00:00:00 +0000

Dessin de Valott paru dans "24 Heures"

En recherchant où et quand Einstein avait prévu l’existence des ondes gravitationnelles dont tout le monde parle, je suis tombé non seulement sur son article en allemand de 1918 , mais aussi sur un court article qui en retrace l’historique .

En fait, Einstein s’était planté deux ans plus tôt dans un autre article . Il y avait développé une approximation linéaire de la solution des équations de la relativité générale en considérant la gravitation par analogie avec l’électrodynamique : il considérait alors (comme moi jusqu’à aujourd’hui…) qu’une masse accélérée générait une onde gravitationnelle comme une charge électrique génère une onde électromagnétique.

Ensuite il s’est aperçu que ce n’était pas ça : il faut que “quelque chose tourne”. Les ondes gravitationnelles sont produites lorsque le , ou plus précisément le moment du qui le généralise, varie brutalement.

Einstein et les autres physiciens ont vite remarqué que l’amplitude de ces ondes, si elles existaient, était extraordinairement faible. A tel point qu’Einstein lui même se mit à douter de leur existence.

En 1935, il soumit à “Physical Review” un article intitulé “Do gravitational waves exist ?” coécrit avec dans lequel il exposait ce qu’il écrivit à son ami :

Avec un jeune collaborateur, je suis arrivé à un résultat intéressant : les ondes gravitationnelles n’existent pas, bien qu’elles aient été supposées certaines en première approximation. Ceci nous montre que les équations de champ de la relativité générale, non linéaires, peuvent nous en dire plus, ou plutôt nous limiter plus que nous pensions jusqu’ici.

Mais “Physical Review” refusa son article, ce qui créa une petite crise entre l’un des physiciens les plus réputés et l’un des principaux journaux scientifiques de l’époque. . Einstein et Rosen publièrent donc leur article dans un journal moins connu et en édulcorant un peu leurs conclusions définitives, ce qui fait qu’on a un peu oublié les doutes du génie devant les conséquences de son oeuvre.

Sur les résultats récents de LIGO je vous recommande:

et de David de Science étonnante
L’article de Nicola Twiller dans le New-Yorker " " que David recommande fort justement
qui pose le prochain challenge : savoir si les ondes gravitationnelles se propagent à la vitesse de la lumière, ou juste un peu en dessous. Ce qui revient à déterminer si le a une (petite) masse, ou pas du tout.

Pour ma part, j’avoue qu’en écrivant il y a pile deux ans, je ne pensais pas qu’on arriverait à détecter des ondes gravitationnelles à la surface de notre planète. Je m’attendais à ce que des instruments affranchis des vibrations parasites de notre environnement soient indispensables. Je me suis trompé.

Références

Albert Einstein, “ ” Sitzungsberichte der Königlich Preußischen Akad. der Wissenschaften, 1918.
Wolfgang Steinicke, “ ” Astron. Nachrichten, vol. 326, no. 7, pp. 640–641, 2005.
Albert Einstein, “ ”, Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften Berlin, 688–696. 1916
Kennefick, D. (2005). Einstein versus the Physical Review Physics Today, 58 (9), 43-48 DOI: ( )
A. Einstein and N. Rosen, “On gravitational waves,” J. Franklin Inst., vol. 223, no. 1, pp. 43–54, Jan. 1937. DOI:
Einstein, A., Infeld, L., Hoffmann, B “The Gravitational Equations and the Problem of Motion” Annales of Mathematics 39 (1938), 65–100
(ajouté le 16.02.2016) : Jérôme Novak “ ”, 2009, (slides introduisant le problème + simulation numérique)

Pour la Science de Décembre

Sun, 07 Dec 2014 00:00:00 +0000

D’habitude je déguste mon numéro de “Pour la Science” petit à petit pendant le mois. Mais là j’ai dévoré le en quelques heures de voyage en train : il est plein d’articles passionnants sur des sujets très variés.

Dans “ ”, Niayesh Afshordi, Robert Mann et Razieh Pourhasan de l’ proposent une idée assez stupéfiante : notre univers à 3 dimensions serait issu de l’effondrement d’une étoile à 4 dimensions en trou noir… Selon eux, mathématiquement du moins, l’horizon des événements d’un trou noir à 4 dimensions correspond notre univers à 3 dimensions, ce qui permet d’éliminer la “singularité” des trous noirs et du Big Bang en même temps, et de ne plus avoir besoin de postuler une . Je ne sais pas vraiment quoi penser de cette théorie qui me sembler qu’elle n’en résout, mais comme je suis en train de lire Lee Smolin (2014). La Renaissance du Temps: pour en finir avec la crise de la physique. Dunod. qui la pousse encore plus loin, j’en reparlerai plus tard.

L’article “ ” m’a littéralement scotché. Kim Ta Phuoc, Cédric Thaury (tous deux du ) et Sébastien Corde y expliquent comment faire un de quelques mètres de long, et à la différence de l’article précédent, l’expérience a été faite, et ça marche ! Le principe est l’ : un laser produisant des impulsions extrêmement puissantes mais tout aussi extrêmement brèves. En traversant un , l’impulsion crée des ondes de densité dans le champ électrique un peu comme un bateau crée des vagues de sillage, et sur ces vagues, les électrons du plasma se mettent à “surfer”, accélérant à plusieurs centaines de MeV en quelques millimètres seulement au lieu des kilomètres requis avec un accélérateur “classique”.

Le champ électrique qui se forme dans un gaz atomique derrière une impulsion laser ultrabrève est montré ici sous la forme de vagues bleues que descendent des paquets d’électrons en voie d’accélération. C’est le principe des accélérateurs laser-plasma. (illustration Pour La Science)

Par un mécanisme que je n’ai pas bien compris, tous les électrons accélèrent en fait en zigzaguant à la même fréquence, et à chaque virage émettent chacun un photon à haute énergie. On obtient ainsi des impulsions de voire d’une très bonne qualité, et dont la brièveté est un avantage dans beaucoup d’applications. Outre la radiothérapie, on devrait arriver bientôt à faire de la sur des molécules organiques délicates, voire “in vivo”. Et quand les physiciens se mettent imaginer comment filmer des molécules dont les liaisons chimiques seraient brisées une à une, je deviens juste impatient de voir ça !

“ ” est un peu la réponse du berger à la berger : “mon est plus puissant que ton laser-plasma”, expliquent Nora Berrah et Philip Bucksbaum. Ils décrivent comment un projet militaire de “guerre des étoiles” démarré sous Reagan a (tout de même…) résulté en quelque chose d’utile sous la forme du LCLS qui a été ajouté à l’accélérateur linéaire de Stanford pour devenir la plus intense source de rayons X artificiels. Une des applications les plus sidérantes de l’engin est la production d’ “atome creux”. C’est un phénomène incroyable : les sont transparentes aux rayons X, sauf la couche K, la plus interne. En exposant un atome à un flux de rayons X, les deux électrons de cette couche se font “souffler” hors de l’atome, qui devient “creux”. Deux électrons de la couche L juste supérieure vont tomber à la couche K, créant un vide de deux électrons rempli par 2 électrons de la couche M etc. Mais si le rayonnement X est suffisamment intense, la couche K se fait “souffler” au fur et à mesure, et l’atome perd tous ses électrons “par l’intérieur”. Ca s’appelle la “relaxation Auger”, ça ne dure que quelques secondes, et là encore les physiciens pensent arriver à “filmer” le phénomène à l’aide d’impulsions X ultra brèves.

“ , le jeu se poursuit” est un hommage au génial auteur de qui aurait eu 100 ans cette année. Sa rubrique était l’une des raisons pour lesquelles je piquais les “Pour la Science” de mon père jusqu’en 1981. il m’a fait découvrir le et le entre autres choses qui m’intéressent . L’article montre aussi comment cet autodidacte a saisi l’opportunité d’un article (sur les ) pour consacrer sa vie à sa passion en développant une correspondance épistolaire fertile en articles passionnants avec des gens aussi variés que Dali etc… Je suis très heureux d’ que cette ouverture se perpétue jusqu’à Jean-Paul Delahaye qui tient la rubrique actuellement.

Jean-Paul se demande ce mois-ci sil existe “ ” La d’Howard Gardner se heurte à la vision des informaticiens d’une seule intelligence, testable par le , voire quantifiable par des taux de compression des données comme l’a proposé . Dans cette optique, propose une mesure mathématique universelle d’intelligence : “la réussite moyenne d’une stratégie dans l’ensemble des environnements envisageables.” (voir ). Séduisant, mais pas facile à mesurer en pratique. En attendant une meilleure idée, Hutter propose un à partager entre les auteurs de programmes capables de comprimer le contenu de la Wikipédia le mieux possible. Il explique est que pour bien comprimer (=résumer) des données, il faut les comprendre. Je vais évidemment m’attaquer à ce challenge, je vous en recauserai en 201x …

Intelligence toujours dans “ ” où Anna Smet, Catherine Hobaiter et Richard Byrne font le point sur les capacités cognitives des pachydermes. Il s’avèrent qu’ils sont capables de distinguer les ethnies des humains d’après l’habillement, de reconnaître plus d’une centaine de congénères d’après les infrasons qu’ils produisent, et il semblerait bien que ce soit les seuls animaux qui aient certains égards pour les squelettes de leurs ancêtres. Un article émouvant et qui pousse évidemment à la réflexion sur nos intelligences naturelles et artificielles.

Pour terminer sur une note ludique, nos signent un article sur les “ ” type Beyblade qui enchantent nos bambins. (c’est encore la mode cette année ?) Les caractéristiques des toupies leurs confèrent des avantages et inconvénients à bien balancer par rapport aux toupies adverses lors d’un combat. Me suis demandé si des ne rendraient pas le jeu encore plus “intéressant”…

Bref, que des bonnes choses dans ce numéro. Foncez chez votre marchand de journaux !

La tête dans les étoiles

Tue, 18 Nov 2014 00:00:00 +0000

Comment ça, deux mois sans article ? Je pourrais raconter que j’habite trop près d’un trou noir, comme dans “Interstellar”, dont je causerai très bientôt, mais en réalité je suis occupé par plusieurs sujets qui provoqueront des articles un jour peut-être, et surtout un qui provoque l’article d’aujourd’hui:

Le MOOC “Introduction à l’Astrophysique” de l’EPFL

Je voulais depuis longtemps suivre un , pour voir à quoi ça ressemble. Voyant que le propose le premier , je me suis immédiatement inscrit et je le suis assidûment depuis deux mois en y consacrant une bonne soirée par semaine.

Ce qui m’a surpris temporairement, c’est que le cours ne suit pas le plan des livres d’astronomie de ma jeunesse qui partaient du Soleil et s’en éloignait en décrivant d’abord les planètes, puis les autres étoiles, les nébuleuses, les galaxies etc. Mais comme l’indique très bien le descriptif “Le cours met l’accent sur le lien entre les prédictions théoriques et les observations”,

Voici la table des matières du cours, semaine par semaine, avec mes petites remarques personnelles

Après un bref aperçu, présente les et le que j’ignorais totalement ou avais oublié, et qui permet notamment de lier la taille d’un à la vitesse des étoiles qui le forment et réciproquement
La deuxième semaine est consacrée au processus de , au et aux ainsi qu’aux magnitudes et . Là, pour simplifier et vérifier mes calculs pour les exercices, j’ai découvert et commencer à utiliser le module Python , qui définit de nombreuses constantes et unités bien utiles. Il permet notamment de convertir des unités du comme l’ “que les astrophysiciens continuent d’utiliser, à mon grand dam.
On aborde ensuite l’ et les et , avant de passer aux . Légère déception à ce niveau, j’espérais qu’on aborde le phénomène de ralentissement de la rotation et d’échauffement des astres soumis aux marées, mais j’imagine que ça doit être compliqué…
Suit logiquement la , puis le cours parle des avant d’aborder le bilan énergétique des planètes, et en particulier l’effet de leur atmosphère. Là j’ai eu le plaisir de voir esquissé le “ ”, et la demi surprise de voir que la température de corps noir de la Terre, Vénus et Mars sont beaucoup plus proches que leurs températures au sol. A ce sujet et au passage, ce beau montage des surfaces de tous* les astres sur lesquels des engins humains se sont posés en douceur:
La cinquième semaine est consacrée aux étoiles, leur formation, leur classification et leur distribution dans le illustré de magnifique manière par cette video
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la formation des étoiles est illustrée dans le , puis les réactions nucléaires des différents types d’étoiles ainsi que les morts correspondantes sont décrites. J’ai particulièrement apprécié la méthode de datation d’un amas d’étoile via le “coude” apparaissant dans la distribution des étoiles de la
La sixième semaine est consacrée aux galaxies. Ca commence par leur classification (avec un peu de pub pour dans un exercice), leur formation et leur évolution, le tout illustré par de faites par Yves Revaz à l’aide de , un package Python que je vais me dépêcher d’explorer dès que les journées auront 36 heures (il y a de l’espoir : les marées freinent la rotation de la Terre …). Ensuite le cours aborde le mouvement des étoiles dans les galaxies via les , et se termine par un exposé sur la
(ajouté le 24.11.14) La dernière semaine est consacrée à une introduction à la cosmologie : âge de l’univers, galaxies primordiales, , , échelles des grandes distances et moyens de mesure ( , ) et le cours se termine avec l’étude des

Je suis très content d’avoir suivi ce cours, je le recommande vivement aux passionnés de l’espace qui ont (encore) de bonnes notions de maths et de physique. Outre la matière enseignée, l’intérêt du cours réside pour moi dans les liens qui sont établis entre divers domaines de la physique : en jonglant avec la mécanique classique, la thermodynamique et un soupçon de mécanique quantique, on développe une vision cohérente, multidisciplinaire de connaissances qui peuvent paraître disparates lorsqu’on les rencontre la première fois en cours. A mon goût il ne manque qu’un soupçon de relativité assaisonné de trous noirs et d’étoiles à neutrons pour que ce cours soit parfait, mais peut-être sera-ce le sujet d’un cours suivant.

Sinon, la utilisée pour les MOOC de l’ est performante et agréable. On peut passer les vidéos en accéléré ou ralenti, commuter entre la vidéo et la page des exercices à volonté, et une zone de discussion permet de poser des questions ou de râler comme dans une vraie salle d’exercices, en plus calme.

Si mon rythme de publication reste bas, ce sera surement à cause d’un autre MOOC.

Note* : En fait il existe un 8ème objet : a été crashée sur en 2001 alors que ce n’était pas prévu initialement, et la sonde a survécu et transmis quelques images avant sa mort.

Le point sur les ondes gravitationnelles

Sat, 22 Mar 2014 00:00:00 +0000

La grosse nouvelle scientifique de la semaine, du mois ou même de l’année a été annoncée par des titres comme “Big Bang : les ondes gravitationnelles d’Einstein enfin détectées” ou “Des physiciens découvrent des preuves du Big Bang”. La découverte est fantastique, mais ces titres sont trompeurs:

On avait déjà des preuves du Big Bang d’une part, et de l’existence des ondes gravitationnelles d’autre part.
L’observatoire n’a pas détecté directement des ondes gravitationnelles, mais un de leurs effets
Il manque un mot clé dans ces titres : “inflation”. Ce que les récents résultats confirment semblent confirmer*, c’est la théorie de l’ .

“Découverte des Premières Ondes Gravitationnelles de l’Univers et Confirmation de l’Inflation” est un bon titre, et c’est celui d’un d’un autre c@fetier des sciences sur les résultats récents de l’expérience BICEP2 . Il y en a d’autres

\[3,4,\*\]

. Ici je vais juste essayer de faire le point sur les .

Avec la Albert Einstein explique la gravité par un déformé par les masses. Lorsque des masses sont accélérées, les déformations du champ se propagent, en principe à la vitesse de la lumière, un peu comme l’accélération de charges électriques produit des ondes électromagnétiques. (update du 15.02.2016 : cette )

Comme la gravitation est l’ de très loin la plus faible, cent milliards de milliards de milliards de milliards de fois plus faible que l’électromagnétisme, il faut des masses énormes soumises à des accélérations fantastiques pour que les ondes gravitationnelles émises aient une puissance suffisante pour provoquer un effet mesurable, et des instruments de mesure incroyablement sensibles pour les détecter.

Les premières tentatives de détection directe datent de la fin des années 1960 avec la . L’idée est d’isoler une grosse barre de métal de toute vibration extérieure et de détecter une subite résonance de la barre au passage d’une onde gravitationnelle. L’amplitude des vibrations attendues étant d’environ 10-16 m si une supernova avait la bonne idée d’exploser pas trop loin, aucune des expériences basées sur ce principe (ALLEGRO, AURIGA, miniGRAIL, ou encore EXPLORER ) n’a fourni de résultat concluant.

Pas mieux pour l’instant pour l’ , , et les autres détecteurs géants basés sur l’interférométrie. L’idée est de comparer les distances parcourues par deux faisceaux lasers sur plusieurs kilomètres dans des directions distinctes. Quand une onde gravitationnelle passe par là, elle modifie la distance parcourue par l’un des lasers d’un pouillème de nanomètre par rapport à l’autre.

LIGO, c’est grand : chaque bras fait 4 km de long, et il y a un autre interféromètre à 3000 km de là pour trianguler la source…

Ne reste plus alors qu’à isoler cette mesure des variations thermiques, des ondes sismiques, de celles produites par les collaborateurs et les scarabées du désert qui crapahutent à côté du détecteur… Comme on n’y est pas parvenu, l’idée est désormais de faire tout ça dans l’espace avec le . Lancement prévu en 2020.

Pourtant, bien qu’on n’en ait jamais détecté directement, on sait que les ondes gravitationnelles existent depuis 1974. Cette année là, les astronomes Hulse et Taylor découvrent , un “pulsar binaire”. C’est encore un de ces objets astronomiques qui nous ramènent à notre juste dimension : pas grand chose. Il s’agit de deux étoiles à neutrons de 1.4 masses solaires environ chacune qui se tournent autour en à peu près 7h45, à une distance variant entre 1 et 5 fois le rayon du Soleil, donc astronomiquement très très très proches.

D’après Einstein, un tel système devrait émettre des ondes gravitationnelles très puissantes “en spirale” comme dans le dessin ci-contre. Si c’est bien le cas, le signal radio émis par le pulsar avec une régularité extrême doit arriver un peu décalé dans le temps suivant la configuration des ondes gravitationnelles. Hulse et Taylor vérifient : gagné ! En 1993, ils reçoivent le prix Nobel de physique pour la première détection d’ondes gravitationnelles.

accélération de la période de PSR B1913+16 sur 30 ans. Prévision en bleu, mesures en rouge

De plus, selon Albert les ondes gravitationnelles emportent de l’énergie au loin, donc un astre en orbite perd peu à peu de l’énergie et “tombe” en orbitant plus vite, donc en émettant encore plus d’ondes gravitationnelles, ce qui le ralentit encore plus jusqu’à la catastrophe. Et c’est exactement ce que l’on mesure depuis 40 ans sur PSR B1913+16.

Le même phénomène a été mesuré sur et d’‘autres objets astronomiques spectaculaires.

Les résultats récents de BICEP2 constituent également une détection indirecte des ondes gravitationnelles par une voie totalement différente des précédentes. Je n’ai absolument pas compris pourquoi, mais la théorie prédit que les ondes gravitationnelles produites lors de l’ ont du causer une polarisation “ ” du , et c’est cette polarisation qui a été mise en évidence. Re-prix Nobel en perspective.

En attendant des mesures directes qui confirmeront que ces ondes se propagent à la vitesse de la lumière, voire de détecter enfin le , ces détections indirectes montrent que les ondes gravitationnelles existent, et qu’ Albert a toujours raison un siècle après s’être ennuyé au bureau des brevets de Berne.

Note * et ajout du 24.3.2014 : Science étonnante vient de publier “ ”, article remarquable (comme d’hab) qui détaille la récente découverte et relève quelques bémols. Le niveau est plus élevé que dans ma modeste synthèse, mais si vous vous intéressez à ce sujet, je vous encourage vivement à lire cet excellent article.

Références:

, 2003, CERN-EX-0303017
Eric Simon “ !", 18 mars 2014, ça se passe là haut
Sébastien Bohler, “ ", 18 mars 2014, SciLogs
" ”, 17 mars 2014, Agence Science-Presse

17 équations qui ont changé le monde

Sun, 16 Mar 2014 00:00:00 +0000

Ce livre est l’une des raisons pour lesquelles je n’ai pas encore terminé la suite des “ ”. attaque le sujet dès la première page:

Il existe en mathématiques deux types d’équations, très semblables en apparence. Le premier représente des relations entre diverses quantités mathématiques; la tâche consiste dans ce cas à démontrer que l’équation est vraie. Le second fournit des informations sur une quantité inconnue, et la tâche du mathématicien consiste alors à résoudre l’équation, à rendre connu l’inconnu. (…)

En mathématiques pures, les équations sont généralement du premier type : elles révèlent des schémas et des régularités aussi belles que profondes, Elles tirent leur validité du fait que, considérant nos présupposés fondamentaux à propos de la structure logique des mathématiques, il ne peut en être autrement.

En mathématiques appliquées et en physique mathématique, on trouve habituellement des équations du second type. Elles codifient des informations à propos du monde réel; elles expriment des propriétés de l’univers qui en principe auraient pu être très différentes.

Les 17 équations retenues par Stewart sont autant de chapitres sur des ponts établis entre mathématiques et réalité au cours des siècles:

	titre du chapitre		auteur	date
1	Le carré de l’hippopotame (le théorème de Pythagore)	$a^2+b^2=c^2$	Pythagore	-530
2	Ecourter les procédures (les logarithmes)	$\log xy=\log x+\log y$	John Napier	1610
3	Fantômes de quantités disparues (le calcul infinitésimal)	$\frac{df}{dt}=\lim\limits_{h \to 0}=\frac{f(t+h)-f(t)}{h}$	Newton	1668
4	Le système du monde (la loi de la gravitation de Newton)	$F=G\frac{m_1 m_2}{d^2}$	Newton	1687
5	Prodige du monde des idées (la racine carrée de -1)	$i^2=-1$	Euler	1750
6	Beaucoup de bruit pour des noeuds (la formule d’Euler pour les polyèdres)	$V-E+F=2$	Euler	1751
7	Les motifs du hasard (la distribution normale)	$\Phi(x) = \frac{1}{{\sigma \sqrt {2\pi } }}e^{\frac {( x - \mu)^2 } {2\sigma ^2 }$	C.F. Gauss	1810
8	Bonnes vibrations (l’équation d’onde)	$\frac{\partial ^2 u}{\partial t^2}=c^2\frac{\partial ^2 u}{\partial x^2}$	J. d’Alembert	1746
9	Ondelettes et soubresauts (la transformée de Fourier)	$f(\omega )=\int_{-\infty }^{+\infty }e^{-2\pi ix\omega }dx$	J. Fourier	1822
10	L’ascension de l’humanité (l’équation de Navier-Stokes)	$\rho \left(\frac{\partial v}{\partial t}+v.\nabla v \right) = -\nabla p + \nabla.T+f$	C. Navier, G. Stoker	1845
11	Des vagues dans l’éther (les équations de Maxwell)	$\nabla\cdot E = \rho / \varepsilon_0$ $\nabla\cdot B = 0$ $\nabla\times E = - \partial B/{\partial t}$ $\nabla\times B = \mu_0 \left( J + \varepsilon_0 \partial E / {\partial t}\right) $		1865
12	Loi et désordre (deuxième principe de la thermodynamique)	$dS\geq 0$		1874
13	Une chose est absolue (la relativité)	$E=mc^2$		1905
14	Bizarrerie quantique (l’équation de Schrödinger)	$i\hbar \frac{\partial }{\partial t} \psi=H\psi$		1927
15	Codes communication et ordinateurs (la théorie de l’information)	$H=-\sum p(x)\log p(x)$		1949
16	Le déséquilibre de la nature (la théorie du chaos)	$x_{t+1}=kx_t(1-x_t)$		1975
17	La formule du roi Midas (l’équation Black-Scholes)	$\frac{\sigma ^2}{2}S^2\frac{\partial ^2V}{\partial S^2}+rS\frac{\partial V}{\partial S}+\frac{\partial V}{\partial t}-rV$	F. Black, M. Scholes	1990

Chaque chapitre commence par une page de résumé présentant l’équation sous une forme que j’ai trouvé intéressante. Voici par exemple celle du chapitre 9 sur la transformée de Fourier (mais oui, vous savez, …)

Ensuite trois paragraphes résument “Ce que cela nous dit”, “Pourquoi c’est important” et “A quoi cela nous a conduits”. On le voit, l’ambition est de rendre accessible à tous la signification et l’importance de formules qui en rebutent beaucoup.

Mais disons le tout net : si vous n’avez pas une formation de base en maths ou une réelle curiosité pour ce monde, il est probable que la lecture de chaque chapitre se résume à celle des premières pages dans lesquelles Stewart fait l’historique de la découverte de chaque équation. Ce sont des pages passionnantes, où l’on voit que les mathématiciens de génie sont souvent incompris, bien que fréquemment ils ne fassent que formuler clairement les idées absconses de leurs contemporains.

Ensuite, le niveau de chaque article monte selon des pentes parfois assez raides qui peuvent décourager certains lecteurs. Stewart évite au maximum d’infliger d’autres formules mathématiques que celle servant de titre mais ses explications couvrent souvent plusieurs pages de texte compact pas forcément plus digeste.

En fait, chaque chapitre de ce livre peut être lu indépendamment et constitue un petit cours sur le domaine concerné par l’équation. En établissant des liens entre l’histoire, les maths et les applications technologiques actuelles, les formules prennent un sens plus concret et les chapitres de ce livres aideront certainement les étudiants et passionnés à mieux comprendre la signification et l’importance de ces équations célèbres.

Pour ma part, le chapitre qui m’a le plus plu car j’y ai le plus appris est le quatrième, dévolu à la gravitation newtonienne. J’y ai appris l’existence du utilisée par les sondes spatiales ainsi que par des comme . L’idée est que les peuvent être utilisés comme des aiguillages permettant de passer d’une orbite stable à une autre, très différente, en ne nécessitant que très peu d’énergie (cf sur les puits gravitationnels). Par exemple, entre 1910 et 1980, la comète Oterma a alterné deux fois des orbites situés à l’intérieur de celle de Jupiter avec des orbites extérieures

Trajectoire d’Oterma à droite, orbite périodique correspondante à gauche

Pourquoi 17 équations, et pas plus ou moins ? Après 410 pages on ne se pose plus trop la question : éventuellement moins, mais pas plus. Le chapitre 1 sur Pythagore est “trop facile” par rapport aux autres, peut-être pour appâter le chaland. Le 13 sur la relativité m’a fait un peu la même impression, mais bon, on ne peut nier que e=mc² ait changé le monde… Personnellement c’est le dernier chapitre sur qui m’a laissé un peu froid. Ok, les maths actuelles s’intéressent beaucoup à l’économie, mais il me semble que là, Stewart s’éloigne un peu des “deux types d’équations” de son introduction.

Peut-être que Stewart aurait pu ajouter l’équation du Page Rank de Google ou celle du comme il le suggère dans un mail ( , “bonus” en bas). Mais il les garde plus probablement pour un prochain livre sur les “17 équations qui changeront le monde”, si celui-ci marche bien…

“17 équations” est un bon bouquin, mais ne soigne pas l’allergie aux maths. Si vous connaissez déjà certaines des équations, ça vous fera une bonne révision et vous en découvrirez probablement de nouvelles facettes, comme les par exemple. Si vous êtes un passionné d’histoire des sciences vous y trouverez certainement votre bonheur également.

(merci à l’éditeur pour la “copie presse”)

Références:

Ian Stewart (2014). 17 équations qui ont changé le monde. Robert Laffont.
W. S. Koon, M. W. Lo, J. E. Marsden, S.D. Ross, “ ” 2001, in “Dynamics of Natural and Artificial Celestial Bodies”, Springer DOI >
Max Nisen, “ ”, 2013, Business Insider

Combien dure un jour

Sun, 11 Aug 2013 00:00:00 +0000

La Terre est sphérique, orbite autour du soleil en un an, et en 24 heures elle tourne sur elle-même autour d’un d’environ 23.5° par rapport à la perpendiculaire au plan de l’écliptique. Ceci produit les saisons, comme l’explique très bien ce , mais fait aussi varier la durée du jour de manière assez complexe, pour autant qu’on définisse le comme l’intervalle de temps entre un lever du soleil et son coucher suivant.

Sous nos latitudes, la durée du jour est certes plus longue en été qu’en hiver, mais dans les régions polaires, le soleil ne se couche pas pendant plusieurs semaines, voire mois. Ce long est un phénomène spectaculaire, comme on le voit dans cet qui suit le soleil pendant une semaine:

Ceci ne se produit qu’en Antarctique ou dans le en bleu sur la carte ci-dessous, où l’on voit que nous autres européens sommes très favorisés pour aller contempler le . Il nous suffit d’aller au nord de la Scandinavie, jusqu’au situé à 71° de latitude nord, accessible par route ou .

Pourtant, quand j’y étais le 3 août, le soleil faisait déjà une sieste d’environ 4 heures, juste sous l’horizon après un coucher de soleil qui a bien duré une heure. Alors, comment connaitre les dates entre lesquelles le soleil de minuit est observable, ou la latitude à laquelle il faut se rendre à une date donnée pour l’observer ?

En tenant compte de l’astronomie, mais pas des effets atmosphériques qui font qu’on voit encore le soleil même lorsqu’il est un peu en dessous de l’horizon, la formule approximative de la durée du jour est , , :

$D = -\frac{24}{\pi}.\cos^{-1}\left( \tan \lambda \tan\left( \sin^{-1}\left( \sin \alpha \sin \delta \right)\right)\right)$

où α est l’inclinaison de l’axe terrestre ( 23.5° ), λ la latitude du site et δ l’angle parcouru par la Terre sur son orbite depuis sa position à l’ , environ égal au nombre de jours depuis l’équinoxe x 360°/365

en traçant cette fonction pour différentes latitudes, on obtient ce graphique :

Durée du jour en fonction de la date à différentes latitudes

Sous nos latitudes, la durée du jour varie approximativement comme une sinusoïdale qui s’aplatit lorsqu’on se rapproche de l’équateur, où le soleil surgit perpendiculairement à l’horizon à 6h du matin et y replonge en piqué vers une nuit noire 12h plus tard.

La situation est assez spéciale aussi aux cercles polaires (±66.55°) : la durée de leur jour y varie linéairement toute l’année, avec un seul soleil de minuit au solstice d’été et une seule nuit de 48h au d’hiver.

Au delà des cercles polaires, la durée du jour varie de façon très abrupte, ce que l’on peut comprendre si l’on considère qu’aux aux solstices d’été et d’hiver, les rayons du Soleil sont tangents à la Terre sur le cercle polaire. A partir de là, une augmentation de l’angle de l’axe de la Terre par rapport aux rayons du soleil de 1° (qui survient en environ une semaine) suffit à faire plonger le soleil de 1° sous l’horizon à minuit, mais comme il ne s’élève qu’à 23° dans le ciel à midi, la “nuit” dure plus d’une heure.

Situation au solstice d’été, le 21 ou 22 juin

Le graphique permet aussi de répondre à ma question plus haut. On voit qu’au Cap Nord (λ = 70°, courbe bleu ciel), le soleil ne se couche pas depuis environ un mois avant le solstice d’été jusqu’à un mois après, soit du 21 mai au 21 juillet (la courbe bleu ciel fait un “plat” à 24h de jour entre ces deux dates). Mais le 3 août, à peine deux semaines plus tard, la courbe est déjà tombée à environ 20h de jour “seulement”.

Pour voir le soleil de minuit en août, il eût fallu* aller au , archipel mieux connu par le son île principale située non loin de 80°N. Et en y restant de fin août à fin octobre, on peut y vivre la spectaculaire plongée de la durée du jour de 24h à 0 en un peu plus d’un mois, qui précipite ces latitudes dans la , bleue avec des aurores boréales vertes… ( )

Juste penser à amener un kit fondue pour changer du saumon …

Note * : le passé antérieur conditionnel passé 2ème forme en jette moins que l’ , mais quand même ;-)

Références et liens

" " sur Wikipédia
" " sur maths au quotidien
Xavier Hubaut, “ ”
François Lagarde, “ ”

: carte du monde avec zones jour/nuit
: application didactique pour iPad
, un package Python qui permet des calculs d’éphémérides astronomiques précis.

Un petit pas pour l'homme ... dans un petit puits gravitationnel.

Wed, 05 Sep 2012 00:00:00 +0000

La mort de Neil Armstrong me fait penser à plusieurs petites choses, et à une plus importante:

D’abord que la est en marche :
Ensuite, un bon reportage récent intitulé “La fin des astronautes ?” (avec un point d’interrogation), passé sur Arte cet été . , dernier humain à avoir foulé la Lune, y explique qu’il était convaincu qu’il serait rapidement suivi par beaucoup d’autres et qu’un vol habité vers Mars aurait lieu au XXème siècle encore…
Un autre reportage (pas retrouvé) passé aussi cet été dans lequel les pionniers se rappellent des années folles, et en particulier du sang-froid de Neil Armstrong. Par exemple cette fois où il s’est éjecté à la dernière seconde d’un engin d’entrainement et a failli atterrir en parachute au milieu des flammes:

Après ça, il est allé tranquillement au bureau des astronautes faire du travail administratif…

La transcription d’une conversation entre John Fitzgerald Kennedy et en 1963 révèle que le coût de la course à la Lune n’était pas facile à justifier:
- Kennedy : “La température va continuer à monter à moins que nous ne puissions dire que ça a une justification militaire, et pas seulement du prestige”.
- Webb : “Je pense que ça générera la technologie qui fera la différence pour ce pays bien au delà de l’espace” (“far beyond space”, j’aime bien ;-) ).
- Et lorsque Kennedy lui demande la Lune pourra être conquise lors de son second mandat (1965-1969 s’il n’avait pas été assassiné), Webb répond catégoriquement “Non”. Puis “Ca prendra juste plus longtemps que ça. C’est un sacré boulot, vraiment un sacré boulot…”
Et puis Neil et les 11 autres l’ont fait. En prenant des risques fous comme le montre par exemple l’ de la fusée Saturn V : “The total propulsion stage reliability for the engine. TVC, tank and feed system is: P = (.9522) (.9939) (.9940) = .938”. 6% de risque d’échec rien que pour le 3ème étage …
Pourtant, pour aller sur Mars, certains sont prêts à courir un risque de 100% d’y rester. Et pas forcément des illuminés : même notre national serait prêt à faire un voyage simple course ! En fait, si on y réfléchit ce ne serait pas idiot : la grosse difficulté d’une mission humaine vers Mars, c’est d’y amener un véhicule capable de revenir. L’Australie et quelques autres contrées lointaines ont été colonisées par des prisonniers partis sans espoir de retour, pourquoi pas Mars ?
Pour ma part, la question posée par Nikos Pranzos continue de me tarabuster : après avoir dépensé tant d’énergie pour sortir de notre puits gravitationnel, pourquoi redescendre dans un autre ? Pourquoi ne pas rester dans l’espace, où tout est si léger, si accessible ?
Vous ne savez pas ce qu’est un puits gravitationnel ? Alors lisez la suite, vous allez comprendre pourquoi ce n’est pas demain que des hommes iront loin dans l’espace.

Les puits gravitationnels

Pour qu’une fusée décolle, il faut que ses moteurs exercent une force supérieure à F=m.g, où m est la masse de la fusée, et l’attraction à la surface de la Terre. Mais plus elle s’éloigne de la surface, plus cette force diminue car la force de diminue comme le carré de la distance*.

Pour s’éloigner à l’infini, il faut que le de propulsion de la fusée atteigne l’énergie de libération** E=m. où G est la , M la masse de la Terre et R son rayon .

La fusée doit donc produire un travail (= énergie) d’au moins E=62,5.106Joules par kg à expédier très loin.

L’idée du “puits gravitationnel”, c’est de considérer cette énergie comme une énergie potentielle “normale”, dans le champ de gravité constant du niveau du sol caractérisé par g=9.81 m/s². On obtient ainsi E/(m.g) ~ 6300 km, une distance que l’on peut visualiser comme la hauteur d’un puits imaginaire qu’il faut faire gravir à la fusée. La surface de la Terre est au fond d’un puits, à 6300 km sous le niveau de l’espace environnant.

Si l’énergie de la fusée n’est pas suffisante pour sortir du puits, elle retombera tôt ou tard sur la Terre, à moins qu’on ne lui ait aussi donné une vitesse tangentielle qui lui permette de se mettre en orbite en “roulant” contre le mur du puits, qui n’est pas vertical. En effet, si on trace la fonction E(r)=-g.R²/|r| pour r>R (en faisant un fond plat au puits pour r<R), on obtient la courbe suivante, qui lie le rayon r de l’orbite et le niveau correspondant d’énergie dans le puits :

D’ailleurs, sur cette courbe calculé par Julien avec , on voit l’orbite de la Lune, à 360'000 km, qui creuse elle aussi un tout petit “puits gravitationnel” de 288 km seulement. Toute les missions Apollo sont là : un énorme fusée pour “gravir” environ 6000 km de puits, un petit pour parcourir les 300'000 km jusqu’à la Lune en “montant” encore de 200 km dans le puits (et freiner la “descente” équivalente au retour) , et un minuscule 20x moins puissant (par kg) que la fusée Saturn-V pour descendre au fond de la Lune et en ressortir.

Randall Munroe de xkcd (encore) a réalisé un de tous les puits gravitationnels du système solaire, les remplissant même avec des demi-planètes à l’échelle :

Cliquer pour agrandir

Le plus important est évidemment celui du Soleil, tellement profond qu’il n’est que très partiellement représenté à gauche. Son influence est très importante pour les planètes intérieures : Mercure, Vénus, la Terre et Mars, qui sont situées à des niveaux très différents de ce puits. Pour aller vers l’une de ces planètes, il faut non seulement sortir du puits local de la Terre mais gravir ou descendre un bout du puits gravitationnel du Soleil ***.

Par contre, une fois passée l’orbite des astéroïdes, pousser jusqu’à Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune ou beaucoup plus loin ne nécessite pas beaucoup plus d’énergie : les sondes n’accélèrent que pour gagner du temps, et elles peuvent d’ailleurs utiliser pour ça l’ des énormes puits de Jupiter et Saturne. En passant, j’adore la représentation des anneaux de Saturne en couches dans le puits de la planète!

La problématique d’un vol habité vers Mars apparaît dans deux détails de ce génial dessin:

L’illustration de gauche révèle que depuis Apollo, les humains sont confinés dans quelques centaines de km au fond de leur puits. La défunte navette spatiale ne permettait que de monter que de quelques centaines de km (proche de la Terre, les km de puits sont approximativement égaux à des altitudes), et assembler un vaisseau spatial au niveau de la n’aiderait pas beaucoup à sortir du puits. Par contre, l’ à 35'786 km d’altitude est toute proche de la sortie du puits, mais sauf erreur aucun véhicule habité n’est capable d’y aller.

A droite, on voit qu’un voyage vers Mars nécessiterait un véhicule beaucoup, beaucoup plus puissant que le car il devra gravir le puits du Soleil entre les deux planètes, plus haut que celui de la Terre. “This is a tough job, a real tough job.” comme dirait James Webb.

Voilà pourquoi après le “petit pas pour l’homme” de Neil Armstrong en bordure de notre puits, le “grand bond pour l’humanité” devra attendre que l’on dispose de systèmes de propulsion très puissants et légers.

En attendant, on pourrait commencer par installer de vraies bases spatiales aux points de Lagrange, et pourquoi pas, proposer quelques voyages “simple course”. Je serais éventuellement tenté par , autour de mon 90ème anniversaire…

les puits du Soleil, de la Terre et de la Lune "vus de dessus", en courbes de niveau, permettent de visualiser les "points de Lagrange" L1 à L5

Notes:

* et aussi parce que sa masse m diminue en cramant son carburant, mais ceci ne joue pas de rôle dans le calcul du puits gravitationnel car “les masses se simplifient”.

** à ne pas confondre avec la fameuse “ ” de 11.2 km/s qu’une fusée n’a pas besoin d’atteindre. Cette vitesse est celle qui est nécessaire au lancement d’un projectile pour qu’il quitte l’attraction terrestre, comme l’ . Son énergie cinétique vaut alors E= ½.m.v². Et Ô surprise, pour v=11'200 m/s on obtient E=62.5.106

\[J/Kg\]

, pile poil l’énergie de libération !

*** descendre un puits gravitationnel dans le vide coûte autant d’énergie que le gravir, car la fusée doit “freiner” au lieu d’accélérer…

Références

Serge Brunier et Frédéric Compain. “La fin des astronautes ?” , 2012, documentaire 52’ produit par France et Point du Jour \[[teaser](http://www.youtube.com/watch?v=kPI_fuUTzmI)\]
Jay Lindsay, “ ”, 25 Mai 2011, Associated Press
Robert P. Dill, N. Brown R. L. Curtis, C. R. Herrmann, A. Trampus “ ", June 1963, General Electric Report RM 63TMP-22 3
Olivier Dessibourg “ ”, Le Temps, Lundi 4 juillet 2011
Nikos Prantzos (1998). Voyages dans le futur: l'aventure cosmique de l'humanité. Seuil.
" ” 16 mai 2011 sur Sciences et Démocratie
" ", 2011 sur Explique nous tout !
Randall Munroe
Rhett Allain, “ ", January 3, 2010 sur Dot Physics

Supernovas à antimatière

Sat, 23 Jun 2012 00:00:00 +0000

à lire absolument

L’article d’Avishay Gal-Yam dans le de juillet raconte la séquence de découvertes surprenantes déclanchées par l’étude attentive de quelques supernovas particulièrement violentes.

D’abord, l’auteur et ses collègues découvrent que des étoiles “hypermassives” de 100 masses solaires et plus explosent à la fin de leur courte vie, alors que la théorie prédit qu’elles ne devraient même pas exister.

Ensuite ils s’aperçoivent qu’à l’endroit où ont pété , ou , il ne reste qu’un gros nuage. A la place de l’étoile, il n’y a ni trou noir, ni étoile à neutrons, ni petit bout de reste d’étoile moribonde, rien.

Pour rappel, les étoiles en commençant par l’hydrogène, et quand elles en ont trop converti en hélium elles toussent, se contractent, chauffent, et démarrent la fusion de l’hélium en carbone, puis produisent de l’oxygène. A la fin de cette phase, les petites étoiles comme le Soleil ne chauffent plus assez pour continuer et s’éteignent lentement. Celles qui font plus de 10 masses solaires continuent en fusionnant l’oxygène en silicium, puis en fer. Et la s’arrête là, car la fusion du fer ne produit pas d’énergie. L’étoile s’effondre littéralement sur elle même en fusionnant brutalement ce qu’il lui reste d’atomes légers en une magnifique supernova, laissant sur place une boule de fer qui peut se transformer en étoile à neutrons voire en trou noir.

Une évolution différente a été calculée dans les années 1960 pour des étoiles de plus de 140 masses solaires, mais comme on pensait que ces étoiles n’existaient pas, on l’avait un peu oubliée : la .

Selon cette théorie, ces étoiles une fois parvenues au stade de l’oxygène ne passent pas à la production de silicium car leur coeur ne se comprime pas assez. Mais les photons y sont assez énergétiques pour d’électrons et de selon la célèbre équation d’Albert m=E/c². Paradoxalement, l’énergie est donc “absorbée” sous forme de matière et d’antimatière, ce qui diminue la pression de radiation au cœur de l’étoile, lequel peut s’effondrer à loisir pendant quelques secondes. Et la fusion de l’oxygène démarre dans un cœur en train de se contracter et de surchauffer sous l’effet de l’annihilation des positrons qui se retrouveraient coincés contre des électrons. L’énergie dégagée en quelques minutes étant supérieure à l’énergie potentielle de gravitation de l’énorme étoile, sa matière est intégralement dispersée dans l’espace.

Ce qui est parfaitement conforme aux observations récentes. D’autre part, la théorie prévoit que l’explosion produit du nickel 56 radioactif, qui se désintègre en cobalt 56 puis en fer 56 stable, ce qui produit également une quantité considérable d’énergie plusieurs dizaines de jours après l’explosion. Re-conforme aux observations. Pour fixer les idées, SN2007bi a produit environ 7 masses solaires de nickel 56 ! Ca c’est du déchet radioactif, les amis !

A part cet extraordinaire phénomène, j’ai particulièrement aimé cet article du Pour la Science car il décrit la démarche des chercheurs, en principe rigoureuse mais tellement soumise aux aléas. La recherche, c’est aussi un ciel couvert qui ne permet de 15 mins d’observation pendant la nuit qu’on a réservée des mois à l’avance. Ce sont des voyages et des rencontres avec d’autres chercheurs pour vérifier les résultats, ou des confrères sceptiques sur les orientations de la recherche. Au total, 50 ans ont passé entre l’hypothèse théorique et sa validation… Avec la science, faut pas être pressé.

A lire absolument.

Références:

A. Gal-Yam, , 2012, , p 20-25
Z. Barkat, G. Rakavy & N. Sack, “Dynamics of supernova explosion resulting from pair formation”, 1967 Phys. Rev. Lett. 18, 379–381 DOI :
A. Gal-Yam, P. Mazzali, E.O. Ofek, P.E. Nugent,S.R. Kulkarni, M.M. Kasliwal, R.M. Quimby, et al. “ ”, 2009 Nature, 462(7273), 624-7. Nature Publishing Group. doi:10.1038/nature08579

Supernova dans M95 !

Sat, 24 Mar 2012 00:00:00 +0000

Il y a un peu moins d’infos astronomiques sur ce blog depuis que et d’autres font ça très bien. Mais là ils ont raté un scoop : le 17 mars, plusieurs astronomes ont rapporté l’apparition d’une source lumineuse dans la , à 38 millions d’années lumière, donc pas trop loin de la Voie Lactée. Le 20 c’était confirmé

\[1\]

: il s’agit bien d’une supernova, baptisée illico “SN 2012 aw”.

Une des premières photos de M95 avec la supernova marquée. Les traits diagonaux sont des "aigrettes" de diffraction causés par la violente lumière de Mars, juste à côté. (voir Notes)

C’est même une : une étoile environ 8 fois plus massive que notre Soleil vient de se transformer en étoile à neutrons sous nos yeux ébahis. Dans :

l’astronome explique plein de choses intéressantes, entre autres:

Que “2012 aw” signifie que c’est la 49ème supernova détectée cette année, mais la plus proche, ce qui permet d’identifier l’étoile “progénitrice” sur des images prises avant l’explosion…
… ce qui a été fait en quelques jours grâce à une photo du téléscope spatial Hubble où elle apparaît comme un carré de 4 pixels.
Qu’on sait que c’est une supernova de type II grâce à son spectre qui révèle la présence d’hydrogène, alors que les causés par l’effondrement des naines blanches, n’en ont pas.

Quand je dis “sous nos yeux ébahis”, ce n’est malheureusement juste pas le cas : même si elle est devenue brillante comme un milliard d’étoiles, SN 2012 aw n’a qu’une de 13, et demande un télescope d’au moins 30cm pour être observée, mais c’est à la portée d’un club ou d’un amateur fortuné.

Voilà pour les photons. Mais une supernova de type II émet 99% de son énergie sous forme d’environ 1058 neutrinos. Dix mille milliards de milliards de milliards de milliards de milliards de milliards, pour ceux qui ne sont pas familiers avec les puissances de dix. Lors de la dernière supernova survenue dans notre galaxie, , environ 3 heures avant la lumière, ce qui est parfaitement conforme à la théorie. Depuis, on savait que ces particules vont exactement à la même vitesse que la lumière, pas un pet de plus, à moins de brancher un câble de travers…

Je me suis donc dit qu’ SN 2012 aw devrait aider à convaincre les derniers sceptiques que mon a définitivement raison. Mais , le meilleur détecteur de neutrinos que nous ayons actuellement, n’en a vu passer aucun dans son kilomètre cube de glace sous l’Antarctique. Il n’est pas assez sensible, mais il y a des idées pour arranger ça pour la prochaine SN 201x

\[5\]

Notes

Sur les “aigrettes” visibles sur la photo,
J’avais écrit une première version de cet article il y a quelques jours où je parlais aussi de , mais un crash m’a fait tout perdre. Comme il y a aujourd’hui plus d’infos sur SN 2012 aw, je causerai du Milky Way Project une autre fois. Mais allez déjà voir! Ca concerne les , causées entre autres par les supernova…

Sources:

, Central Bureau for Astronomical Telegrams, INTERNATIONAL ASTRONOMICAL UNION, 20 mars 2012
sur Bad Astronomy, 19 mars 2012
sur Bad Astronomy, 20 mars 2012
sur Bad Astronomy, 23 mars 2012
Markus Voge et al., “Towards an extragalactic Supernova neutrino detector at the South Pole”,

Risques météoritiques

Sat, 28 Jan 2012 00:00:00 +0000

Le passage de l’ à moins de 60'000 km de la Terre hier est l’occasion de rassembler quelques infos sur les chutes de pierres de l’espace.

D’abord, il s’avère que l’espace est assez caillouteux. Le “ ” et le “ ” recensent des milliers de géocroiseurs de toutes tailles depuis la fin des années 1990, où la mise en place d’instruments de plus en plus performants a permis d’augmenter progressivement le rythme des découvertes à près de 900 en 2011

Depuis l’an passé, le et sa caméra de 1.4 Gigapixels viennent relever le qui lui-même succédait au dans la quête, essentiellement américaine, d’astéroïdes de plus en plus petits. Parce que pour les gros, on commence à en avoir fait le tour : en 2011 on n’a repéré “que” 19 astéroïdes de plus d’un km contre plus de 90 en 2000 :

Il n’y a donc pas énormément plus d’ que les 1300 actuellement connus. Le danger représenté par chacun de ces objets est codifié depuis 1999 par l’ qui attribue un niveau et une couleur en fonction de la taille de l’objet et de sa probabilité de collision:

échelle de Turin. L’énergie cinétique est en mégatonnes de TNT

Un objet de moins de 20m tel que 2012 BX34 n’y est pas considéré comme méritant un attention particulière même s’il était sur une trajectoire de collision certaine. Avec un peu de chance, ça en fait une attraction touristique comme à . Pour les objets plus gros, les astronomes commenceraient à les examiner avec attention dans la zone jaune, la politique commencerait à s’inquiéter quelques décennies avant une rencontre possible dans la zone orange, en essayant peut-être d’envoyer une mission spatiale pour dévier l’objet.

Meteor Crater. Dans ma liste "à visiter"

Dans la zone rouge, c’est le scénario catastrophe. Au niveau 8 ça va encore : tous les quelques siècles un caillou fait un cratère du genre Crater, ratiboise une forêt comme à la en 1908 ou tombe à l’eau en ne tuant que quelques poissons. Sur une ville, évidemment, ça ferait des dégâts comparables à une … Une collision de niveau 9 se produit tous les quelques millénaires et pourrait détruire une région entière. Des centaines de milliers d’années s’écoulent en moyenne entre des collisions de niveau 10. Là c’est par exemple : continents dévastés, voire grand reset planétaire.

Pas de panique: pour l’instant il n’y a que . Seul (250m) a été classé 2, puis 4 en 2004, avant que les astronomes n’écartent tout risque de collision pour le 13 avril 2029, mais comme ils avaient un doute sur son passage suivant en 2036 ils l’ont laissé “niveau 1” avant de le remettre au niveau 0 une fois ce risque écarté lui aussi. Déçus, les astronomes ont créé une beaucoup plus fine que celle de Turin pour pouvoir continuer à classer les géocroiseurs par risques microscopiques.

D’un autre côté, estime que ce risque n’est pas négligeable : puisque la probabilité qu’une météorite géante détruise toute vie humaine sur Terre est de 1/100'000'000 par année sur le long terme, et comme nous sommes 7 milliards, les impacts de niveau 10 font 70 morts par année en moyenne! Et en tenant compte de la qui lie la probabilité d’un impact à sa gravité, il estime statistiquement qu’une personne sur 700'000 meurt tuée par une météorite :-)

De mémoire d’homme, on est évidemment nettement en dessous de la moyenne. Seule une femme, Ann Elizabeth Hodges, a été blessée par une météorite authentifiée à en 1954. En 1992, un jeune ougandais a été touché par un fragment de météorite à , sans être blessé. L’histoire du blessé en 2009 est probablement un canular.

Mais peut-être avez-vous peur de vous brûler en ramassant une météorite fraîchement tombée du ciel , ce qui arrive ? Pour ma part j’ai été rassuré en entendant l’an passé une sur la météorite de la Chervettaz, tombée en 1901 et . Pesant 750 grammes, elle a été ramassée peu après sa chute par des bûcherons qui l’ont trouvé juste tiède. Pourtant on pourrait se dire qu’un caillou de cette taille chauffé à blanc doit rougeoyer quelques temps au sol comme dans tout film de Superman. Et bien non. Dans le vide spatial, les météorites sont très froides, au mieux chauffées à quelques dizaines de kelvin par le Soleil. Disons autour de -200° C. En entrant dans l’atmosphère, leur surface s’échauffe très violemment pendant quelques secondes, mais la n’est pas suffisante pour élever notablement la de toute la masse de la météorite. En fait, une fois au sol, c’est plutôt l’intérieur resté froid qui refroidit rapidement la surface.

Ce qui fait des météorites d’excellents congélateurs : leur composition d’origine n’est que très peu altérée par leur long séjour dans l’espace et par leur rapide chute sur Terre. Ainsi la qui vient d’être découverte au Maroc après avoir été il y a longtemps nous apporte 7 kg d’informations toutes fraîches sur notre voisine rouge, sans frais de transport. Mais peut-être avec des virus martiens …

Un trou noir lance des boules de gaz

Sun, 15 Jan 2012 00:00:00 +0000

Vue d

Pour le public les trous noirs sont toujours des monstres dévorant inexorablement la matière qui les approche, alors que depuis les années 1970 les scientifiques savent que certains qui envoient des quantités importantes de matière très loin dans l’espace à des vitesses relativistes, voire supraluminiques en apparence. Aujourd’hui certains astrophysiciens vont jusqu’à suggérer que les trous noirs géants siégeant dans le noyau actif des galaxies absorbent moins d’étoiles qu’ils n’en immédiat et indirectement par .

Toutefois, le mécanisme qui transforme le disque d’accrétion de matière tournant autour de l’équateur en jets émis par ses pôles est encore trop mal connu, en partie parce que tout ceci se passe dans les environs immédiats des trous noirs qui sont, , très petits. Ainsi , le trou noir central de notre Voie Lactée, émet du rayonnement depuis une zone qui tiendrait dans l’orbite de la Terre autour du Soleil. Mais il est situé à environ 26000 années-lumière, trop loin pour qu’on puisse distinguer ce qui s’y passe en détail, et mal orienté puisque nous nous trouvons à peu près dans le même plan que son équateur. En plus, il ne semble pas “actif” à manger des étoiles très souvent.

C’est pourquoi on étudie avec attention les systèmes “ ", des systèmes doubles dans lesquels une étoile tourne autour d’un trou noir stellaire (ou d’une étoile à neutrons), et plus particulièrement les “ ", qui émettent des jets. On en connait une bonne vingtaine dont le célèbre , le premier trou noir identifié comme tel en 1971, situé à 6000 années-lumière “seulement”. Bien que les trous noirs stellaires soient encore plus petits que ceux occupant le centre des galaxies, l’observation est facilitée par le fait que les deux astres se tournent autour en quelques dizaines d’heures, l’un aspirant le gaz de l’autre en quasi continu.

C’est justement une discontinuité de ce transfert qui vient d’être observée dans le système poétiquement nommé H1743-322 conjointement par le satellite de la NASA et le au sol , :

(Cliquer pour agrandir)

Le 28 mai 2009, “quelque chose” tournait 0.9 fois par seconde autour du trou noir, puis ce pic d’émission dans les rayons X s’est progressivement décalé à 1.3 Hz le 30 mai et 3.5 Hz le 2 juin. Imaginez que le “quelque chose” soit un grumeau de gaz peut-être de la masse de la Lune qui se mette à tourner 4 fois par seconde autour d’un trou noir de la taille de la Terre, pour vous faire une idée…

Et le 5 juin, plus rien ne tourne. Par contre le VLBA observe un accroissement des émissions radio de l’ensemble, et le 6 on voit distinctement deux paquets s’éloigner à la colossale vitesse de 0.25 c dans des directions opposées, perpendiculaires au plan de l’écliptique. Au lieu d’être absorbé par le trou noir, il en a éjecté une partie importante.

Combien ? Comment ? Les données recueillies sur H1743-322 vont certainement améliorer nos connaissance sur les trous noirs et sur les phénomènes physiques entourant la production de ces incroyables jets.

Références

, , AIM - Astrophysique Interactions Multi-échelles, Université Paris 7 Denis Diderot
sur MaxiSciences
“ ” L’Astronomie Vol 117 - Sept 2003

Anticythère version suisse

Sat, 03 Dec 2011 00:00:00 +0000

A l’occasion de la reconstitution de la par et son à Paris jusqu’en juillet 2012), je voulais écrire un billet à la gloire de l’astronomie, de l’horlogerie suisse, et de la science contre l’ufologie. Puis je suis tombé sur le d’Hublot qui fait tout ça tellement bien que je me suis dit qu’un tel travail méritait d’être mieux connu, d’autant que la pub y est assez discrète. En plus ils ne feront que 3 exemplaires de leur merveille, qui ne seront pas à vendre… Bref, une fois n’est pas coutume, je vous balance le communiqué de presse intégral avec quelques ajouts de liens et images.

Le mécanisme d’Anticythère est un des objets les plus mystérieux de l’histoire des civilisations. Aujourd’hui reconnu et minutieusement étudié par la communauté scientifique, il a été découvert en 1901, mais sans qu’on en comprenne alors l’immense intérêt historique et technique. L’idée même d’une « machine » réalisée dans l’Antiquité gréco-romaine n’entrait pas dans le cadre de travail conceptuel des spécialistes de cette époque. Par la suite, les affirmations obscurantistes des non-scientifiques ont prétendu donner aux artefacts d’Anticythère une nature quasiment extra-terrestre¹, ce qui ne rendait pas le débat plus limpide.

Des roues dentées rongées par la corrosion

Les fragments de cette « machine » n’ont été analysés de manière approfondie, dans un cadre pluridisciplinaire, qu’au début du XXIe siècle. Ces travaux ont permis de mieux comprendre la complexité de ce mécanisme hors du commun. On admet aujourd’hui que cet « instrument astronomique » est daté du IIe siècle avant notre ère (entre l’an 150 et 100 av. J.-C., avec une estimation récente plus précise autour de 87 avant notre ère). Il s’agissait, à l’origine, d’un « calculateur » dont les rouages de bronze étaient logés dans une caisse de bois d’environ 33 cm x 18 cm, boîtier fermé par deux plaques de bronze recouvertes d’inscriptions.

Il ne reste que 82 fragments de cette « machine », certains minuscules, tous rongés par la corrosion : ils sont à l’abri pour toujours au musée archéologique d’Athènes. Une étude tomographique (scanner à rayons X) très avancée a permis de révéler, en images exploitables scientifiquement et archéologiquement, de nombreux rouages internes, invisibles à l’œil nu, des roues dentées, ainsi que de nouvelles inscriptions cachées sous les concrétions : à peine un quart des lettres grecques archaïques de ce texte gravé sur la « machine » a pu être déchiffré, mais on considère qu’il s’agissait d’une sorte de « mode d’emploi » de ce calculateur mécanique, qu’on suppose également capable d’indiquer le mouvement de certaines planètes majeures. Les engrenages étaient entraînés par ce qu’on pense être une manivelle latérale – sans qu’on puisse exclure l’intervention possible d’un système hydraulique d’appoint.

Sur la piste du grand Archimède…

On admet aujourd’hui que cette machine aurait pu être conçue à Rhodes où vivaient une communauté d’astronomes comme Hipparque, ainsi que des « mécaniciens » comme Poseidonios. Une nouvelle hypothèse se dessine : cette machine a probablement un rapport étroit avec Syracuse, en Sicile, la cité du célèbre génie mathématique Archimède, qui était alors une prospère colonie corinthienne. Le mécanisme d’Anticythère aurait pu y être conçu avant son naufrage au large de l’île dont il porte aujourd’hui le nom

Dans l’état actuel des connaissances et selon les inscriptions qui ont été décodées, le mécanisme d’Anticythère pouvait indiquer différents cycles solaires et lunaires, probablement planétaires, en les rapportant aux calendriers civils de plusieurs grandes villes grecques (Corinthe, Delphes ou Olympie), en indiquant les dates des différents jeux de ces villes…. L’étude – encore très récente – du mécanisme d’Anticythère est loin d’être terminée, mais elle a relancé un vaste mouvement de réinterprétation et de reconfiguration de nos connaissances sur l’Antiquité. La réalité des savoirs mécaniques de ces savants grecs est un fantastique champ d’exploration. Il est même possible qu’on retrouve la trace, dans les textes ou dans les réserves cachées des musées, d’autres « machines » du même niveau que celle d’Anticythère.

Des rouages mécaniques qui expriment une vision mathématique du cosmos

Le mécanisme d’Anticythère n’était pas une horloge capable de donner l’heure : les Grecs anciens ne vivaient pas le temps comme nous. Véritable cosmographe (machine à décrire le cosmos), et plus exactement sélénographe (machine à décrire les mouvements de la Lune) de très haute précision, le mécanisme d’Anticythère pouvait indiquer de multiples cycles astronomiques, comme le (du nom de l’astronome grec Méton : il court sur 19 ans, soit 235 lunaisons) ou le cycle callipique (du nom de l’ : il court sur 76 ans, soit 940 lunaisons ou quatre cycles métoniques), en les corrigeant de leurs imprécisions. Le mécanisme d’Anticythère indiquait également le cycle de (223 lunaisons sur un peu plus de 18 ans), ainsi que le cycle Exeligmos (équivalent à trois cycles de Saros, soit 54 ans) qui servaient notamment à prédire les éclipses.

Le volume des données astronomiques compilées pour créer un modèle mathématique apte à synthétiser en rouages mécaniques de tels cycles laisse rêveur sur les capacités conceptuelles des savants et des mécaniciens de l’Antiquité. Si on admet qu’un ordinateur est capable de restituer en sortie d’autres informations que celles qui lui ont été données en entrée, la « machine » d’Anticythère est bien le premier ordinateur mécanique connu de l’histoire de l’humanité. Il devance d’un bon millénaire les premières horloges astronomiques réalisées, sur une toute autre échelle, dans les grandes villes européennes du Moyen Age.

La première montre jamais inspirée par une découverte archéologique

En 2008, la révélation par le magazine scientifique Nature

\[1\]

des analyses tomographiques pratiquées sur les fragments de la machine n’a pas manqué d’enflammer l’imagination de quelques horlogers un peu hardis.

Mathias Buttet, qui est aujourd’hui Directeur Fabrication et R&D à la manufacture Hublot, a voulu rendre hommage au premier chef-d‘œuvre mécanique que nous a légué l’histoire. Un hommage technique, en miniaturisant² aux dimensions d’une montre-bracelet l’ensemble de la mécanique d’Anticythère tel qu’il a été révélé par l’analyse scientifique. Un hommage horloger en ajoutant à ce calculateur astronomique une nouvelle dimension, celle d’un objet du temps à part entière, capable de donner l’heure avec précision.

C’est la première fois dans l’histoire des montres qu’un bureau de développement horloger s’inspire ainsi directement d’une mécanique « archéologique » héritée de l’Antiquité. C’est aussi la première fois qu’une équipe horlogère travaille ainsi, main dans la main, avec une équipe scientifique qui regroupe des sommités internationales de l’archéologie, de l’épigraphie et des historiens de la mécanique.

Les horlogers ont aidé les archéologues à mieux comprendre certains rouages et à valider certaines hypothèses mécaniques, tandis que les scientifiques ont révélé aux horlogers des solutions techniques oubliées depuis l’Antiquité (notamment des engrenages circulaires à cycles non linéaires).

La capacité même des mécaniciens de l’Antiquité à réaliser des rouages en bronze d’une telle efficacité ouvre de nouveaux horizons sur leurs rapports philosophiques au progrès technique et à la place des machines dans leur conception du monde – ce qui ne peut que nous questionner en retour sur notre propre relation aux machines et aux « prothèses » de la modernité…

Un respect intégral des indications astronomiques du mécanisme imaginé par les grecs Le défi de l’équipe de Mathias Buttet était d’intégrer un mouvement horloger dans une réinterprétation miniaturisée du mécanisme d’Anticythère, en respectant l’architecture de ce dernier, et notamment son double affichage recto-verso. La première performance de cette équipe a été de réaliser entre quelques centimètres cubes ce que les mécaniciens de l’Antiquité avaient développé en quelques centaines de centimètres cubes, sans rien perdre de l’esprit initial du mécanisme, ni de sa précision, ni de la lisibilité de ses indications.

Les heures et les minutes sont affichées de façon classique au centre du mouvement récréé par Hublot et présenté pour la première fois au musée des Arts et Métiers de Paris, dans le cadre de l’exposition « Anticythère, l’énigmatique machine surgie du fonds du temps ». Ce mouvement horloger est régulé par un tourbillon, tout aussi classique, dont la « cage » à 6 h fait un tour sur elle-même en une minute. Les différentes indications connues de la « machine » d’Anticythère ont été respectées sur la future montre, au recto comme au verso. Sur la première face du mouvement : le calendrier des jeux Panhelléniques (qui désignait les villes accueillant ces jeux), le calendrier égyptien (12 mois de 30 jours, avec les jours épagomènes – supplémentaires), la position du soleil dans les constellations du Zodiaque, les phases de la Lune (dans une magistrale aiguille à guichet, qui indique la position de la Lune dans le zodiaque tout au long du mois sidéral), ainsi que l’année sidérale. Au dos du mouvement horloger, on trouve le cycle Callipique, le cycle métonique, le cycle de Saros et le cycle Exeligmos.

Un hommage de la micro-mécanique moderne aux mécaniciens de l’Antiquité

C’est la première fois dans l’histoire des objets du temps que ces cycles – hérités de l’Antiquité – sont étudiés, reproduits et affichés mécaniquement : l’équipe Hublot a dû, pour mettre au point certains de ces engrenages, développer un concept très innovant d’aiguilles télescopiques non circulaires, capables de pointer sur des disques en spirale de diamètre variable.

La montre Hublot « Anticythère », où sera logé ce mouvement d’horlogerie dont l’idée est née dans l’Antiquité, sera présentée au salon horloger de Bâle ( )³ au printemps 2012. D’ici là, le mouvement sera présenté dans une exposition permanente que le musée des Arts et Métiers consacre au mécanisme d’Anticythère : un film 2D et 3D réalisé par Hublot y est projeté pour faire découvrir au public toute l’histoire de cette « machine » d’Anticythère, de l’Antiquité à nos jours, en créant une passerelle entre le savoir des mécaniciens de l’Antiquité et celui des horlogers du XXIe siècle.

Ce film est également à découvrir

Notes

la première fois que j’ai entendu parler de ce truc, ce devait être par comme preuve de l’Atlantide…
la rend les choses plus faciles, ne l’oublions pas….
à Paris avent Baselworld ??? Tout fout l’ camp…

\[1\]

Jo Marchant “ ” Nature 2006;444;534-538

Dernières nouvelles du Soleil

Wed, 10 Nov 2010 00:00:00 +0000

2010 restera une année importante pour l’observation et la compréhension de notre étoile. Deux nouveaux instruments sont venus compléter “Stereo”, qui nous fournit de du Soleil depuis 2007 et le fidèle lancé au siècle passé.

D’une part, le satellite du (SDO) embarque un ensemble d’ qui fournissent chaque seconde des images à haute résolution dans plusieurs longueurs d’onde ainsi que des mesures des champs magnétiques et des vitesses des gaz. Après vous être dilatés les pupilles sur ces gigantesques cyclones de plasma filmés récemment, ne manquez pas d’essayer la consultation interactive des dernières images de SDO directement sur

D’autre part, le télescope du a également commencé à fournir jamais obtenues de la surface du Soleil, et ce depuis le sol de notre bonne vieille Terre grâce à l’utilisation de l’ .

Une petite photographiée par le Big Bear Solar Observatory en juillet. La résolution de l’image originale est de 100 km, les petites bulles font environ 1000 km de diamètre, et la Terre tiendrait dans la tache “noire”, où la température n’est que de 3600°K, soit bien moins que les ~5800°K environnants.

Avec ces instruments, on devrait pouvoir observer en détail le 24ème , débuté en 2008, et mieux comprendre le magnifique diagramme “butterfly” qui représente le nombre de taches solaires repérées à chaque latitude du Soleil en fonction du temps. Admirez cette régularité encore mal comprise :

diagramme "papillon" des taches solaires. cliquer pour agrandir

Avec ces mesures de qualité, nul doute que vont progresser à pas de géant, ce d’autant que les liens avec la climatologie sont politiquement porteurs…

Le système solaire selon Licoti

Sun, 06 Jun 2010 00:00:00 +0000

est un graphiste passionné d’astronomie qui vient de réaliser une oeuvre étonnante : un panorama du système solaire sous forme d’une image de 30'000 x 1'000 pixels téléchargeable , mais pas facile à visualiser à moins de disposer de ou équivalent.

Mais Sylvafilm en a tiré une vidéo disponible désormais sur YouTube grâce à l’aimable autorisation de Licoti, ce qui vous permet d’admirer ce travail ici même:

C’est du travail d’artiste : les échelles ne sont pas respectées et il y a un peu de remplissage pour éviter la répétition et le noir de l’espace (sinon ça aurait ressemblé à ), mais c’est très beau et bien documenté selon des infos récentes, comme les aurores boréales de Saturne par exemple.

Les fond d’écrans. Cliquez pour les obtenir

On peut aussi admirer l’oeuvre sous forme de de diverses résolution. Par contre, j’ignore sous quelle forme existe le document dans lequel les textes explicatifs seraient lisibles. Une fresque de 30m de long?

La grande unification des étoiles à neutrons

Sun, 16 May 2010 00:00:00 +0000

En 1930, Subrahmanyan Chandrasekhar dit “Chandra” montra qu’une “naine blanche” s’effondre en formant un corps extrêmement dense. En 1932 James Chadwick découvrit le neutron et Lev Landau pensa immédiatement que lors de l’effondrement, les protons et électrons formant la matière de l’étoile pourraient se retrouver si comprimés que leurs charges s’annuleraient, donnant naissance à une . Les étoiles à neutrons sont des objets défiant l’imagination. Lourds comme une étoile mais petits comme un astéroïde, la gravité y est environ 100 milliards de fois plus élevée que sur Terre : un objet lâché à un mètre au dessus de la surface s’y fracasse 1 millionième de seconde plus tard à la vitesse de 7 millions de km/h. Il n’y a pas de montagnes sur les étoiles à neutrons. Ce sont les objets les plus lisses qu’on puisse imaginer, l’empilement le plus compact possible des plus petites particules “solides” existantes. En 1934, Baade et (un suisse) montrent que l’effondrement provoque une bien plus violente que les connues alors.

Pulsar PSR B0531+21 de la Nébuleuse du Crabe par Chandra. Crédit : NASA/CXC/SAO/F.Seward et al (cliquez pour plus d’infos)

Quelques années extrêmement prolifiques, et puis presque plus rien pendant des decennies. En astrophysique comme dans les autres sciences, les progrès ne sont pas constants ni même continus, et le hasard joue un rôle important. En 1967, Jocelyn Bell, alors étudiante en thèse sur un sujet bien différent, détecte un signal radio provenant de l’espace avec une régularité de métronome, toutes les 1,337301192269 secondes. Anthony Hewish, son prof, croit d’abord à un problème d’instrument, puis suspecte un signal des petits hommes verts, avant de publier la découverte

\[1\]

. Comme il ne parvient pas à identifier la source du rayonnement, il émet timidement l’éventualité d’un lien avec une “pulsation d’étoile à neutrons”. Curieusement, il semblerait qu’on n’ait pensé qu’alors qu’une énorme étoile tournant très lentement se met à pirouetter au moins aussi vite qu’une patineuse aux Jeux Olympiques lorsqu’elle devient une étoile à neutrons de 10 ou 20 km de diamètre seulement, et que son champ magnétique provoquerait une émission de rayonnement dirigée, un peu comme un phare. Ca méritait un nouveau nom : . Il ne restait plus qu’à vérifier que la de l’an 1054 avait bien donné naissance au pour valider la théorie énoncée 40 ans plus tôt. La découverte fortuite de Jocelyn Bell vaudra à Hewish (et pas à elle …) le prix Nobel en 1974.

Le pulsar PSR B1509-58 par Chandra. Crédit NASA/CXC/SAO/P.Slane, et al. (cliquez pour plus d’infos)

Après quelques décennies d’observation notamment grâce au , nous connaissons aujourd’hui plus de 2000 pulsars dans la Voie Lactée. Il y en a qui tournent vite, d’autres lentement. Il y en a qui émettent des rayons X, d’autres des ondes radio. Il y en a qui ont une “atmosphère” d’une dizaine de centimètres de fer, pour d’autres c’est du carbone pur, du diamant quoi…

\[2\]

Il y en a qui , d’autres presque pas. Depuis 1992, on pense que certains pulsars génèrent un champ magnétique si puissant qu’ils méritent un nom à eux tout seuls : , ce qui veut dire “effaceur de cartes de crédit galactique” en . Le champ magnétique apparait d’ailleurs comme un élément essentiel des pulsars, qui freine leur rotation en fournissant l’énergie du rayonnement selon un processus assez complexe pour que je n’aie pas encore tout bien compris.

Dans un article récent

\[3\]

, Victoria M. Kaspi fait le ménage dans ce zoo avec un diagramme :

Sur ce diagramme dit P-P’ montrant la période des pulsars en abscisse et leur ralentissement en ordonnée, on voit 1674 pulsars radio (points noirs) dont ceux formant un système double avec une étoile normale sont cerclés , 9 et 5 qui sont des variétés de magnétars et qui sont bien ceux qui ralentissent le plus, ainsi que quelques autres pulsars atypiques.

Les lignes en traitillés indiquent l’intensité du champ magnétique en surface en , les lignes en traits mixtes indiquent la “demi-vie de rotation”, le temps après lequel la rotation sera deux fois plus lente. En haut à gauche, il n’y a pas de points car il n’y a pas eu beaucoup de supernova dans notre galaxie ces derniers siècles. En bas à droite, il y a probablement beaucoup d’étoiles à neutrons anciennes, qui ont trop ralenti ou dont le champ magnétique est trop faible pour alimenter une émission de signaux radio. Combien y’en a-t-il ? Mystère. Pourrons-nous les détecter un jour ? Surement !

Référence

A. Hewish, S. J. Bell, J. D. H. Pilkington, P. F. Scott& R. A. Collins, “ ”, 1968, Nature 217, p 709 - 713
Wynn C. G. Ho, Craig O. Heinke, “ ”, 2009, Nature, Vol. 462, p. 71–73
Victoria M. Kaspi, “ ”, 2010, Submitted to Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

Bon anniversaire, Hubble !

Wed, 28 Apr 2010 00:00:00 +0000

Ce qu’il y a de bien quand on fête un anniversaire scientifique, c’est qu’on reçoit des cadeaux au lieu d’en offrir. A l’occasion des 20 ans du télescope spatial Hubble, le “ ” nous offre une magnifique rétrospective en vidéo des fantastiques progrès de l’astronomie, ou plutôt de l’astrophysique qu’a permis cet instrument. Voici la première partie :

. Si vous ne comprenez pas l’anglais, vous pourrez quand même profiter du second cadeau publié à l’occasion de l’anniversaire de Hubble : cette image :

La "Mystic Mountain" dans la nébuleuse de la Carène

Disponible en jusqu’à 4 Mega pixels, votre prochain fond d’écran montre un détail de la l’une des zones les plus actives du ciel dont j’ai parlé . Dans ces nuages d’hydrogène se forment de nouvelles étoiles dont le rayonnement souffle le gaz en filaments chauds. Tout en haut de l’image, une étoile cachée dans le nuage produit deux jets opposés de 5.5 milliards de km qui provoquent des ondes de choc en rencontrant le gaz diffus. Wow.

Personnellement, je dirais qu’en 20 ans Hubble m’a fait considérer l’espace comme beaucoup plus dynamique et agité que je ne l’imaginais. Avant, les astres étaient de petits points de lumière perdus dans le noir. Grâce à Hubble, le ciel est beaucoup moins noir.

Merci, Hubble, et bon anniversaire !

Dr. Goulu a déjà , mais si vous ne l’avez pas encore fait, lisez au moins: “

Pets solaires

Sun, 28 Mar 2010 00:00:00 +0000

Voici mon nouveau fond d’écran :

(cliquer pour obtenir l

Trouvée grâce à , c’est une photo de notre étoile préférée prise par , deux satellites identiques qui observent le Soleil simultanément et permettent de faire une image en 3D de l’héliosphère. L’image est prise dans les ultraviolets à haute énergie, à la limite des rayons X, et montre des . Celle qui produit la tache blanche de gauche est assez violente pour saturer les capteurs CCD de Stereo, dont les électrons débordent sur les pixels voisins. Mais c’est encore une petite éruption comparée à certaines qui ont endommagé des satellites.

Admirez aussi les magnifiques boucles de gaz ionisé qui suivent les lignes du du Soleil. Une énergie colossale est stockée dans ces boucles qui se perturbent mutuellement, fusionnent et parfois s’ouvrent en propulsant le gaz dans l’espace dans ces éruptions qui peuvent causer momentanément des variations de 10% de la puissance émise par notre étoile.

Pour fixer les idées, à l’échelle, la Terre est grande comme une des petites taches claires à la surface du Soleil. , mais on peut faire de sacrément jolies photos des grandes, non ?

2010

Fri, 01 Jan 2010 00:00:00 +0000

Une année de plus en moins… C’est l’heure d’adresser mes meilleurs vœux de succès et de bonheur à mes fidèles lecteurs-trices, et aussi à vous, nombreux visiteurs-teuses de passage. Que la réflexion critique basée sur les faits, et les rêves qu’apportent notre insondable Univers et notre merveilleuse Nature vous aident à affronter la dure réalité des chiffres en 2010…

audience mensuelle Dr. Goulu

88 articles plus tard, vous êtes encore un peu plus nombreux qu’ à lire ce blog. Merci ! Continuez à me forcer à continuer!

Parmi les articles de 2009, ceux qui ont été les plus lus (ou vus) m’ont surpris: (4985 lecteurs) (4883) et (2828). Des articles “faciles” comme on eu plus de 2000 visites alors que d’autres comme sur lesquels j’ai vraiment planché (déjà pour le titre…) et que je voyais déjà percer la barre des 5000 lectures ont eu beaucoup moins de succès (755). Ceci confirme deux choses:

Pour faire de l’audience, il faut vraiment faire (trop) simple et bien coller à l’actualité. Ok, je vous promets un article sur les Simpson très bientôt, avec le mot “sexe” à la première ligne. Car ça permet peut-être d’attirer l’attention des lecteurs sur des sujets plus sérieux comme la démographie, autre sujet qui sera abordé cette année.
La prévision est un art difficile et dangereux.

A ce sujet, en cherchant une illustration pour cet article, je suis tombé sur ça :

Peut-être vous souvenez-vous de assez moyen sorti en 1984, 2 ans après le roman d’Arthur C. Clarke pondu comme suite au génial de 1968. 40 ans après, on n’est même . Les projets de visiter Mars à pied sont repoussés, on est bien loin d’une mission habitée vers Jupiter (bon, aucun parallélépipède noir ne nous a dit d’y aller non plus), et pourtant il est bien possible que 2010 devienne quand même l’ “année du premier contact”. Non je ne crois toujours pas aux OVNI, mais au rythme ou vont les découvertes sur les , je ne serais pas surpris qu’on en trouve une avec de l’eau liquide et une atmosphère d’azote et d’oxygène très bientôt.

Aucun roman de science-fiction dont je me souvienne n’avait prévu qu’on puisse découvrir et analyser des planètes sans y envoyer des sondes ou des vaisseaux. On pensait “fusées”, on a trouvé avec des miroirs. D’ailleurs, il y a 40 ans, on avait peur d’un ennemi colossal dont les fusées pouvaient nous réduire en poussière radioactive et déclencher un hiver nucléaire, voire une glaciation. Maintenant on se déshabille de peur devant des bricoleurs d’explosifs du dimanche vendredi, et on craint que ne devienne permanent, ou de ne pas avoir de neige la semaine prochaine (et là je flippe vraiment).

Si j’ai un petit message pour cette année, c’est : “N’ayez pas peur : sur 40 ans, la grande majorité des prévisions se sont révélées fausses.” (© Dr. Goulu et Jean-Paul II)

Je croyais vous avoir pour 2010, mais il n’est .

A part ça seulement. C’est un que qui en avait 32933. Mais parmi elles, une me semble mériter un futur article : 2010 est une solution du . En éditant 3 timbres de valeurs entières positives a, b et c judicieusement choisies, on peut affranchir un envoi à n’importe quelle valeur entière entre 1 et 2010 € en utilisant au maximum 30 timbres. Si vous vous vous ennuyez sous la pluie, cherchez a, b et c…

Atlas Digital de l'Univers

Sun, 20 Dec 2009 00:00:00 +0000

le a produit “L’Univers Connu”, une sorte de remake des “ ” mais dans lequel la position des étoiles et des galaxies correspond aux mesures actuelles:

En prime, ils offrent l’ utilisé pour cette réalisation avec le logiciel de visualisation “PartiView” au , ce qui vous permet d’explorer l’Univers connu sur votre propre ordinateur et de réaliser votre propre voyage intersidéral dans une qualité graphique assez spectaculaire.

est un visualiseur de données développé par le NCSA et distribué en open source. Outre l’Atlas Digital, il est utilisé dans de nombreux travaux scientifiques en astrophysique comme qui montre la trajectoire des étoiles proches du

Trajectoires des étoiles proches du centre galactique. Cliquez pour comparer aux observations

Sur la page de PartiView, on trouve de nombreuses données astronomiques et textures de planètes qui en font un planétarium très complet et puissant, quoique moins facile d’emploi que ou par exemple.

source :

Combien d'exoplanètes

Sun, 15 Nov 2009 00:00:00 +0000

Les récemment portent à plus de 400 le nombre de planètes découvertes autour d’autres étoiles que notre Soleil, assez pour commencer quelques statistiques et faire le point sur les progrès rapides en .

Le site fournit les caractéristiques mesurées des exoplanètes connues et de leurs étoiles. J’ai complété ces données sur * en y ajoutant:

les planètes du système solaire pour comparaison
les périodes de révolution ou demi grand axe manquants en utilisant la
une estimation de la température de surface en utilisant la ¹

Le graphique ci-dessous représente la masse et la température de toutes les planètes connues, ainsi que leur taille lorsqu’elle est connue.

La plupart des exoplanètes connues sont de la masse de notre Jupiter (le plus gros point orange le plus à droite) ou bien plus grosses encore. Celles découvertes en premier sont les “Jupiter chaudes” en haut du graphique, et plus récemment on a découvert les nombreuses “Jupiter froides” du bas, ainsi qu’une vingtaine de planètes orbitant dans la “ ” où la vie serait envisageable.

Mais aucune qui ressemble à la Terre.

En fait, le problème vient de la précision encore insuffisante des méthodes et instruments de détection.

La .

C’est la plus performante jusqu’ici. Appelée aussi “spectroscopie Doppler”, cette méthode consiste à mesurer les variations de vitesse de l’étoile qui oscille un peu sous l’effet de l’attraction de ses planètes en mesurant le décalage spectral de la lumière de l’étoile:

Crédit : Observatoire de Paris / ASM Emmanuel Pécontal

En 1995, la première planète extra-solaire a été découverte par et de l’Observatoire de Genève à partir de ces mesures des variations de la vitesse de l’étoile :

Variations de vitesse radiale de l’étoile 51 Peg (Crédit : CNES)

En tournant en 4 jours seulement autour de son étoile alors que sa masse est la moitié de celle de Jupiter, 51 Pegasi b fait varier la vitesse de son étoile de ±60 m/s, et en 1995 on était capables de mesurer ceci avec une précision de l’ordre de ±8 m/s.

Aujourd’hui, l’instrument ² permet des mesures de vitesses avec une précision de ±1 m/s, soit ±3.6 km/h. On peut littéralement voir une étoile se promener à pied ! Mais ce n’est pas suffisant pour voir une Terre, il faudrait encore augmenter la précision de la mesure d’un facteur 10 au moins.

La

Cette technique est théoriquement capable de détecter aujourd’hui des planètes de la taille de la Terre, mais seulement si leur orbite les conduit par chance exactement sur l’axe entre nous et l’étoile. Des instruments comme ou le récent satellite sont capables de mesurer la minuscule éclipse qui se produit alors, et de déterminer ainsi le diamètre de la planète, une information que ne fournit pas la vitesse radiale. En février 2009, Corot a ainsi détecté , une planète de 5 masses solaires seulement, un record…

vue d’artiste du transit de CoRot-7b devant son étoile. On est capables de mesurer nettement la baisse de luminosité…

Mais deux mois plus tard, HARPS reprend la tête de la course avec la découverte de , qui ne fait que 2 masses terrestres, mais orbite extrêmement près de , une étoile 3x plus légère que le Soleil et très peu lumineuse. HARPS y a découvert , dont 2 traversent la zone habitable.

Aujourd’hui et demain, de exploite(ro)nt ces deux méthodes et d’autres plus spéciales pour détecter des planètes de plus en plus petites.

Parmi ces “méthodes spéciales”, l’une mérite d’être citée ici car elle a permis la détection de petites exoplanètes en 1992 déjà, 3 ans avant la découverte de Pegase 51b par mes compatriotes. Il s’agit de l’étude par du pulsar . Ce minuscule résidu de supernova tourne sur lui-même en 6.219 millisecondes, émettant un signal radio d’une régularité qui devrait être parfaite, mais se trouve perturbé par 4 ou 5 planètes, dont .

Période du pulsar PSR B1257+12

Il ne fait pas bon vivre à proximité d’un pulsar, mais PSR B1257+12 nous indique que des planètes se forment partout, et qu’avec un peu de chance et beaucoup d’astuce, on pourra très bientôt découvrir des Terres lointaines. Et elles seront probablement nombreuses : aujourd’hui on estime que 20% des étoiles au moins ont des planètes. Certains chercheurs pensent que ce pourcentage pourrait être de 60% pour les étoiles comparables au Soleil, et il y en a beaucoup.

Parallèlement, on commence à identifier les caractéristiques chimiques des étoiles à planètes, par exemple leur . On pourra ainsi mieux cibler la recherche de planètes, et établir des statistiques à l’échelle de la Galaxie. Très bientôt, on connaîtra enfin un facteur de plus de l’ .

Références:

sur Astrosurf
sur Astrosurf (article très complet)

Note* : mon tableau n’a aucune prétention scientifique, je n’ai fait que remplir les cases vides de celui de pour produire le graphique. En particulier les températures de surface sont très hypothétiques.

Encore, Cassini, encore !

Thu, 22 Oct 2009 00:00:00 +0000

La sonde Cassini devait explorer le système de Saturne jusqu’en 2008, mais sa fantastique moisson d’informations a été jusqu’en 2010 pour observer l’équinoxe de Saturne, le moment où la lumière du lointain Soleil rase le plan des anneaux. C’est ces jours-ci. Cassini a pris de dont mes préférées sont ci dessous.

Mais tout d’abord, une bonne nouvelle : il est question de prolonger la mission Cassini jusqu’en 2017, le prochain solstice sur Saturne ! Il faut juste convaincre la NASA de débourser $80'000'000 par an en salaires des équipes qui gèrent la sonde (ils sont beaucoup, ou bien payés ?) Ca fait cher la photo, mais ça vaut vraiment le coup. Go yankees, go !

La lune Promethée et la perturbation qu’elle cause à l’anneau F de Saturne. Image prise dans le visible à environ 950'000 km de Saturne. (NASA/JPL/Space Science Institute)

Le "sillon de Keeler" est creusé dans l’anneau A par la lune Daphné, le petit point blanc au milieu du sillon. On voit les vagues créées par la gravité de Daphnée sur les bords du sillon. Image prise le 11 juillet 2009 à environ 496,000 km de Daphnée. (NASA/JPL/Space Science Institute) #

L’ombre rasante d’une lune sur les anneaux, dont on voit que les caractéristiques optiques sont très variables (NASA/JPL/Space Science Institute) #

Montage montrant l’influence des lunes Prométhée et Pandore sur l’anneau F (NASA/JPL/Space Science Institute)

Si ça vous plait, regardez encore les autres photos .

Sources:

John Spencer: “ ”
Le très bon
sur Wikipedia

Photons et télescopes

Sun, 11 Oct 2009 00:00:00 +0000

Après des millénaires d’observation du ciel à l’oeil nu, la lunette de Galilée et les grands télescopes nous ont permis de voir des objets beaucoup plus lointains et beaucoup moins lumineux, mais toujours “visibles”.

L’atmosphère diffusant les infrarouges et nous protégeant des rayonnements ultraviolets et à haute énergie, les seuls autres rayonnements que nous pouvons capter au niveau du sol sont les ondes radio et millimétriques. Mais depuis quelques années, les instruments placés en orbite permettent de fournir des informations sur le cosmos qu’il serait impossible d’obtenir depuis le sol.

infographie du CNRS. Cliquer pour pdf haute résolution annoté

Désormais, nous sommes capables de capter les photons de toutes les fréquences, donc de toutes les énergies. Ces instruments combinés aux techniques d’imagerie informatique élargissent le spectre des couleurs visibles à l’œil en produisant des images visibles à partir de rayonnements invisibles.

Voici un petit tour d’horizon des principaux instruments qui complètent Hubble et les télescopes optiques traditionnels, illustré avec les dernières images qu’ils ont fourni.

Dans l’infrarouge, la découverte par d’un gigantesque anneau de poussière entourant Saturne montre qu’on peut encore découvrir des choses surprenantes dans notre propre système solaire. (L’image ci-dessous est un dessin d’artiste, la étant moins sexy, mais il y aura certainement bientôt une image de l’anneau complet)

Dans l’ultraviolet, ce sont principalement et qui scrutent le ciel. Swift a produit une (M31) dans laquelle on peut distinguer 20'000 sources, principalement de jeunes étoiles. Admirez ça :

est le télescope spatial à rayons X le plus productif actuellement. Les rayons X sont produits par des phénomènes très violents, souvent liés aux trous noirs. Récemment Chandra a produit la partie orange de cette image de NGC 6240 :

centre de la galaxie NGC 6240, visible en blanc, rayons X en orange (clqiuer pour plus d’infos)

On distingue au centre deux sources très lumineuses. Il s’agit de deux trous noirs supermassifs qui furent les centres de pour former NGC 6240. Ils se tournent autour en irradiant d’énergie les environs, baignant une bonne partie de la galaxie de rayons X. Dans quelques dizaines de millions d’années, lorsque les deux trous noirs fusionneront , ce sera .

Ce phénomène produira a coup sur une flambée de rayons gamma, la “lumière” la plus violente que l’on puisse imaginer. (anciennement nommé GLAST) et sont les télescopes dédiés à l’observation des , ces événements si violents qu’ils ont été confondus avec des explosions nucléaires sur Terre par les premiers satellites de surveillance militaires. Ils détectent environ , et on ne sait toujours pas exactement ce qui peut en provoquer autant.

Il ne faudrait pas pour autant oublier les radiotélescopes. Après qui ne captait que des signaux, le (VLA) et le (VLBA) fournissent désormais des images “radio” avec une résolution comparable aux télescopes optiques. En combinaison avec d’autres instruments, la permet de mieux comprendre des phénomènes aussi titanesques que les :

jets du trou noir centrale de la galaxie M87 observé par plusieurs instruments (cliquer pour plus d’infos)

Hubble v.2.009

Sat, 12 Sep 2009 00:00:00 +0000

Les premières images prises par le télescope Hubble après son récent lifting ont été publiées, et elles sont… (insérez votre liste de superlatifs favoris ici, moi je n’en ai plus)

La video ( ) montre et décrit (en anglais) toutes . J’en ai choisi une par instrument embarqué sur ce fantastique satellite:

STIS

On commence par le . Le “ ” a été installé en 1997 sur Hubble, et est tombé en panne en 2004. Sa réparation justifiait presque à elle seule la mission de la navette en mai 2009. STIS peut analyser la lumière provenant de nuages de gaz pour déterminer leur composition chimique.

Le montage ci-dessous montre une image d’Eta Carina, une grosse étoile en fin de vie à 7500 années-lumière dont j’ai , et le spectre mesuré par STIS le long de la ligne noire au centre de l’image. On sait ainsi qu’Eta Carina crache dans l’espace des gigatonnes de fer et de nickel qu’elle a produit et qui l’asphyxient. Combien de temps arrivera-t-elle à briller avant d’exploser en supernova ? Quelques années ? quelques décennies ou quelques siècles (mais pas beaucoup plus) ? On en saura plus sur la mort des étoiles grâce à STIS.

COS

Le “ ” est un instrument qui vient d’être installé sur Hubble. Il est destiné à mesurer la composition de l’espace intergalactique, mais il peut aussi être utilisé comme spectrographe sur des sources très peu lumineuses.

COS a été braqué sur les restes d’une supernova ayant explosé il y a 3000 ans à 170'000 années-lumière d’ici. Grâce à COS, on sait maintenant que cet événement a produit du carbone et de l’oxygène en quantités astronomiques.

WFC-3

A ceux qui préfèrent de belles images avec beaucoup de pixels, la “ ” n’apporte que du bonheur. Jusqu’ici les photos de Hubble avaient 1600x1600 pixels, maintenant WFC-3 photographie dans le visible et l’ultraviolet en 4096x4096 et dans l’infrarouge en 1024x1024. Rincez-vous l’oeil avec les Nébuleuses et ou ce

De plus, l’élargissement du spectre capté offre de nouvelles possibilités, comme de classer les étoiles d’un seul coup d’oeil sur des photos comme celle-ci, où on a rendu rouge l’infrarouge et bleu l’ultraviolet :

ACS

Le dernier des 4 instruments de Hubble est tout neuf. La “ ” est en fait une combinaison de 3 appareils:

Une caméra à large champ permettant d’observer une “grande” portion du ciel englobant plusieurs galaxies
Une caméra à haute résolution permettant de détailler une toute petite portion de ciel, comme le centre d’une galaxie. On espère même pouvoir distinguer des planètes extrasolaires avec cette caméro, qui a été équipée d’un pour éviter d’être ébloui par une étoile…
La Solar Blind Camera observe dans l’ultraviolet sans être influencée par la lumière solaire.

ACS a débuté sa prometteuse carrière en photographiant les magnifiques lentilles gravitationnelles Abell 370, à 6 milliards d’années lumière d’ici.

Quoi ? vous ne savez pas ce qu’est une ? Pourtant j’en avais parlé …

Voir aussi :

sur le Cosmographe
sur Bad Astronomy

Bulles et couleurs de l'espace

Tue, 28 Jul 2009 00:00:00 +0000

Il y a plus de choses dans le ciel et la terre, Horatio, qu’il est rêvé dans votre philosophie.

Je n’avais jamais commencé d’article par une citation de Shakespeare (Hamlet, Acte I, Scene V). Voilà qui est fait. La raison, c’est ça :

Vous admirez la (PN G75.5+1.7 pour les intimes)

\[1,2\]

découverte il y a un an par

\[3\]

et indépendamment par ,

\[4\]

des astronomes amateurs bien équipés.

Cette bulle parfaitement sphérique de 5 années lumières de diamètre a été expulsée il y a 22'000 ans d’une étoile de la constellation du Cygne qui a eu un hoquet nucléaire. Lorsqu’une étoile épuise son hydrogène et s’étouffe dans l’hélium qu’elle a produit, elle s’éteint brièvement, s’effondre en se comprimant et se réchauffant. Si elle est assez lourde pour que la s’amorce, elle se rallume. Une fois l’hélium fusionné en carbone et oxygène, elle s’éteint à nouveau. Si l’étoile est très massive, elle peut encore enchaîner plusieurs cycles de plus en plus rapides et terminer son existence dans une spectaculaire , mais beaucoup d’étoiles deviennent des après la fusion de l’hélium, éjectant leurs couches externes dans l’espace, formant des (dites “planétaires” pour des raisons historiques). Mais il est très rare qu’elles aient une forme aussi parfaitement sphérique (sur 1500, je crois qu’il n’y en a qu’une seule autre : )

Les couleurs des photos astronomiques

Parlons maintenant des jolies couleurs bleu-orange de la photo. En fait elles n’existent pas. La photo originale de Dave Jurasevich est celle-ci:

Elle a été obtenue avec un temps de pose d’une demi heure. On comprend pourquoi cette nébuleuse n’a pas été détectée plus tôt : elle est extrêmement peu lumineuse. Et on n’y distingue pas la moindre couleur pour la simple raison que les sont par nature “noir et blanc”, ou plutôt détectent la lumière de toutes les couleurs

\[5\]

. Nos appareils photo utilisent des qui colorient un pixel sur 4 en rouge, un autre en bleu, et les deux restants en vert parce que notre oeil est plus sensible dans le vert, mais les couleurs du ciel nocturne sont bien différentes de celles de nos photos de vacances, donc il serait dommage d’atténuer la faible lumière céleste en la filtrant par des couleurs terrestres.

Les “couleurs” des astres chauds sont formées de typiques des éléments qui les composent, ce qui permet d’ailleurs de déterminer leur composition par . Par conséquent, les “bonnes” couleurs à filtrer en photographie astronomique sont celles des raies d’émission des atomes que l’on suppose être présents dans l’objet observé. L’hydrogène, élément de très loin le plus abondant dans les étoiles est un bon candidat, et en particulier sa raie , qui correspond à un rouge vif. Pour notre nébuleuse, la raie de l’ , dans le vert, s’est révélée un bon choix pour mettre en évidence la “bulle de savon”.

Les clichés pris successivement avec un filtre pour H-α et un filtre O-III sont différents, mais toujours en noir et blanc. Il faut bien comprendre qu’ils ne représentent qu’une toute petite partie de la lumière reçue, dans deux “couleurs” judicieuseemnt choisies pour obtenir un contraste maximum parce que les “vraies couleurs” sont pratiquement indiscernables à l’oeil.

L’équipe du à Kitt Peak a choisi de combiner les clichés en attribuant une couleur orange à H-α et bleue à O-III pour faire plus joli, alors que Keith B Quattrocchi et Mel Helm

\[4\]

ont choisi des couleurs violettes et vertes, ajoutant même un troisième filtre pour le Soufre-II.

De plus ils sont plus explicites sur la technique utilisée : ils ont pris au total 21 clichés de 20 minutes d’exposition, soit 7 heures pour chacun des 3 . Les clichés ont été superposés avec , et , puis un peu PhotoShopés quand même.

Voilà, votre nouveau fond d’écran astronomique est disponible en , et vous savez pourquoi.

Sources:

, 17, juillet 2009, Techno Science
Jeff Hecht, “ ”, 23 July 2009, New Scientist
Dave Jurasevich “ ”
Keith B. Quattrocchi, “ ”
”, sur Starizona

10 choses que vous ignorez à propos de Hubble

Wed, 13 May 2009 00:00:00 +0000

J’ignorais aussi beaucoup de choses sur le vénérable mais extraordinaire télescope spatial avant de lire que je résume ici en français pour vous :

1 Hubble a pris la photo la moins lumineuse*

En 2003, l’astronome Tom Brown vers le bord de la Galaxie d’Andromède et a pris une photo avec un temps d’exposition de trois jours et demi. Il a ainsi détecté les étoiles les moins lumineuses d’Andromède (de 31, 10 milliards de fois moins lumineuses que celles qu’ont distingue à l’oeil nu) mais aussi obtenu l’image optique la plus “profonde” de l’univers, que vous pouvez .

2 la Lune n’est pas trop claire pour Hubble.

A part certains détecteurs spéciaux, la plupart des cameras de Hubble peuvent observer des astres lumineux sans risque de destruction, comme le montre , un impact de 90km de diamètre sur la Lune.

Par contre Hubble n’arrive pas à suivre un objet bougeant aussi rapidement dans le ciel que la Lune. les images doivent être prises en “mode embuscade” : on programme Hubble pour qu’il vise la direction où va se trouver le cratère quelques minutes plus tard et au bon moment on fait la photo avec une pose courte.

Ca ne marche pas à tous les coups : en 1999 on a voulu observer , mais le pointage de Hubble n’était pas parfait si bien que la détection d’eau par spectroscopie n’a pas pu être effectuée.

3 Hubble observe la Terre très souvent

En fait Hubble a observé la Terre des milliers de fois, tout simplement pour calibrer ses cameras ! En orbitant à 8 km/s, la Terre défile à toute vitesse. De plus, elle est trop près pour qu’Hubble puisse mettre au point, ce qui fait que les images de la Terre sont floues et “sillonnées”. Mais on peut les pour obtenir la sensibilité de chaque pixel de la camera.

4 Hubble a même observé le Soleil !

Hubble ne peut absolument pas observer le Soleil directement. Le télescope spatial est muni d’un système de sécurité qui l’empêche de se transformer en four solaire vaporisant des millions de dollars de silicium si un faisait une petite erreur de calcul.

Mais Glenn Schneider a exploité de manière originale un système qui utilise la lumière UV solaire pour éliminer des électrons restés piégés dans les détecteurs, et réussi à produire une “image” mosaïque du Soleil. Tous les détails sont , mais c’est pas simple. L’image est de très mauvaise qualité et sans intérêt scientifique, mais montre l’ingéniosité sans borne des expérimentateurs, qui réussissent à tirer d’un appareil plus que ce pourquoi il avait été prévu.

5 Hubble ne peut pas voir les restes d’ Apollo sur la Lune

Pourquoi Hubble n’a-t-il pas fait taire les adeptes de la en prenant des images des sites d’alunissages ? Une raison est que les astronomes ont autre chose à faire que de tenter de faire taire des illuminés qui prétendront de toutes façons que les images sont aussi truquées.

Mais aussi, Hubble ne peut pas voir ces objets ! Ils sont beaucoup trop petits. Ca surprend beaucoup de monde car nous sommes désormais habitués à voir des images ultra nettes de nébuleuses et de galaxies. Mais si ces objets sont très lointains, ils sont aussi très très grands : des années-lumière, ou parfois des milliers d’années lumière de diamètre.

Or les restes du ne font que 4 mètres… Mais la Lune est beaucoup plus proche, n’est-ce pas ? Oui, mais .

La de Hubble est de 0.1 , ce qui correspond à 200 mètres sur la Lune. C’est surprenant, mais il faudrait un télescope 50x plus puissant que Hubble pour voir le LEM sur un seul pixel…

6 Hubble a observé toutes les planètes sauf Mercure.

Pas de problème pour les planètes extérieures à l’orbite terrestre : Hubble a observé , , , , et même .

Mais le système de sécurité mentionné plus haut empêche de pointer Hubble vers Venus et Mercure. La marge de sécurité de 50° a été une seule fois exceptionnellement réduite à 45° pour , à la recherche (infructueuse) de SO2 d’origine volcanique.

Mercure se situe au maximum à 28° du Soleil, trop près pour que Hubble puisse l’observer sans dommages. Mais la sonde est en train de nous en apprendre beaucoup plus sur Mercure que tout ce que nous aurions pu imaginer voir depuis la Terre ou son voisinage immédiat.

7 Hubble n’utilise pas de lentilles. Enfin presque.

19 ans après le lancement de Hubble, il n’est pas rare d’entendre parler de la “lentille de Hubble”, même dans un show produit par le Space Telescope Science Institute, l’agence qui exploite Hubble!

Il faut dire qu’en anglais on utilise le terme “telescope” également pour une à lentilles (un “ ” si on voulait être précis)

Hubble est un “ ” doté d’un miroir de 2.4 mètres, le plus grand jamais hissé en orbite :

En fait même les caméras utilisent des miroirs plutôt que des lentilles, qui absorberaient un peu de lumière mais surtout causeraient de l’ .

Cependant, il y a quelques lentilles à bord : celles des , petits télescopes qui suivent des étoiles “repères” avec une incroyable précision pour maintenir Hubble pointé dans la bonne direction.

8 Tout ce qu’il voit n’est pas intentionnel.

Hubble a plusieurs caméras qui observent différents points du ciel séparés de quelques minutes d’arc. Si l’une est entrain d’observer, disons le centre d’Andromède, les autres voient les environs du centre de cette galaxie, mais n’étaient initialement pas exploitées.

Mais en 1997, une nouvelle mémoire de masse a été installée à bord, et la bande passante étant suffisante pour transmettre les mesures de 3 caméras à la fois, on a lancé le “programme parallèle” : une caméra observe ce qui est visé, et deux autres observent à côté, “au cas où…”

En octobre 1997, Hubble était pointé sur le Grand Nuage de Magellan. La caméra active était la , mais Phil Plait utilisait la en parallèle. En arrivant au boulot le matin, il regardait ce que STIS avait mesuré le jour précédent, en regardant dans des directions jamais observées précédemment.

La majorité du temps, il n’y voyait rien de spécial. mais un jour il vit ceci :

La tache floue est une “nébuleuse planétaire”, un nuage de gaz émais par une étoile mourante, Malheureusement elle avait été découverte précédemment et ne s’appelle donc pas “nébuleuse Phil Plait”, mais il put cependant en tirer quelques conclusions du spectre de l’objet dans une

Et comme il le dit, il ne sait pas ce qu’il trouvera sur son bureau demain grâce au “programme parallèle”.

9 Une camera de Hubble est déjà au musée

Au Smithsonian à Washington DC, vous pouvez voir le (FOS) qui a été démonté en 1997 pour faire de la place à STIS et à

10 Vous pouvez voir toutes les photos prises par Hubble

Depuis son lancement en 1990, Hubble a orbité plus de 100'000 fois autour de la Terre et a effectué un demi million d’observations distinctes. Le public a accès à toutes les images qui ont été prises au moyen de cette .

Mais les images récentes n’y sont pas : elles sont réservées pendant un an aux scientifiques qui ont commandé les observations, ce qui leur laisse une longueur d’avance pour publier leurs travaux tout en fournissant ensuite gratuitement d’innombrables informations utiles à d’autres chercheurs, et de très beaux fonds d’écrans aux amateurs.

Note* : ma traduction initiale de Hubble took the deepest visible light image yet made était Hubble a mesuré la lumière la plus faible, mais un disciple de transmission quantique à un photon par bit a fait ;-)

Collision d'amas

Fri, 17 Apr 2009 00:00:00 +0000

J’aime bien les collisions. Les , les “normales” comme celle-ci où les :

(la réponse est non, même à 1000 km/h, ça ne se soude pas…).

Le cratère est le résultat d’une collision à peine plus violente.

On connait aussi des , phénomènes beaucoup plus lents entre “objets” énormes, mais peu denses, qui s’interpénètrent et mélangent leur gaz et leurs étoiles avant que leurs dans les chocs .

L’image ci-dessous montre “la taille au dessus” en matière de collisions. Seuls les quelques points visibles sur cette magnifique photo sont des étoiles proches, dans notre Galaxie. Les centaines d’autres points ou taches sont autant de galaxies formées chacune de milliards d’étoiles et regroupés en 4 en interaction.

image de MACSJ0717.5+3745,prise par Hubble+Chandra+Keck. Credit: NASA, ESA, CXC, C. Ma, H. Ebeling, and E. Barrett (University of Hawaii/IfA), et al., and STScI.

Les nuages bleus et mauves sont du gaz arraché aux galaxies par l’attraction de leurs voisines, sur des distances qui dépassent très largement la taille des galaxies.

L’ensemble a été baptisé MACS J0717, se trouve à 5.4 milliards d’années lumière de nous et mesure dans les 13 millions d’années lumières de diamètre. Selon , les astronomes vont passer quelques années à analyser cette structure colossale, en particulier pour éclaircir le mystère de la , qui doit jouer un rôle important à cette échelle. Pour le commun des mortels, ça fera un immédiatement.

Galaxies proches et lointaines

Tue, 17 Feb 2009 00:00:00 +0000

Hubble nous fournit une fois encore une :

La galaxie NGC 4921 est distante de 320 millions d’années lumière, et présente la particularité d’être peu dense et peu lumineuse. Pour les besoins d’une étude scientifique sur l’expansion de l’univers, le télescope spatial a réalisé 80 prises de vues de cette galaxie totalisant un temps d’exposition d’environ 27 heures! On a ainsi obtenu ainsi cette image qui révèle non seulement NGC 4921, mais aussi des centaines de galaxies plus distantes tapissant le fond du ciel*.

Il est même possible d’en distinguer certaines à travers les bras spiraux de NGC 4921 et obtenant ainsi une image à tel point qu’il est possible de distinguer à travers elle d’autres galaxies, plus lointaines:

ngc4921detail1

Comme sur d’autres clichés, le “ ” de cette photo révèle également des objets de forme irréguliers, peut-être de jeunes galaxies en formation ou le résultat de leurs collisions:

ngc4921detail2

Voilà donc encore quelques centaines de galaxies de plus à classifier et à étudier. Mais comme il n’y a pas assez d’astronomes pour suivre le rythme des découvertes, vous pouvez les aider en utilisant . Je vous en avais déjà parlé , mais je remets la compresse car ils viennent de passer en “version 2”. Peut-être deviendrez-vous aussi célèbre que (qui a désormais .)

*Rappel : une galaxie est formée de milliards d’étoiles… il y a donc quelque chose comme 10'000'000'000'000 étoiles sur cette photo, à quelques zéros près…

Source : “ ” sur Le Cosmographe, un bon blog d’astro que je découvre à l’instant

Mise à jour du 21.2.09 : Le #26 est consacré à cette image:

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_flash/heic0901c.flv

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Recyclage galactique

Wed, 04 Feb 2009 00:00:00 +0000

Si vous croyez toujours qu’une galaxie n’est qu’un disque d’étoiles qui tournent autour d’un trou noir supermassif qui les avale une à une, regardez cette image :

la galaxie NGC 5128 et ses lobes de gaz éjectés par son trou noir central

est une galaxie assez proche (15 millions d’années lumière), bien visible dans l’optique mais aussi dans les fréquences radio. Elle se classe donc dans les “ ” sous le nom de “Centaurus A”. On savait déjà que l’émission d’ondes radio de ces galaxies, qui peut atteindre une puissance de 10^39 Watts (!!!) est provoquée par les , plus exactement par leur rencontre brutale avec le gaz très diffus qui entoure les galaxies.

L’image ci-dessus combine en fait des mesures faites avec 3 instruments différents dans 3 domaines du spectre électromagnétique:

l’image optique vient du au Chili
les zones oranges correspondent aux ondes radio submilimétriques mesurées par le au Chili aussi
le rayonnement X, représenté en bleu, a été mesuré par le

On y distingue les jets du trou noir, en particulier celui en haut à gauche, dont on a mesuré la longueur (13'000 années lumière) et la vitesse initiale (c/2). Mais on voit aussi que les jets ne sont pas infinis : ils créent des ondes de choc et des volutes de gaz, qui ne peuvent rien faire d’autre que retomber lentement dans le disque galactique pour y être recyclées en étoiles fraiches dans quelques millions d’années.

Cette magnifique preuve supplémentaire que les est promue ipso facto non seulement au rang d’ “ ” mais à celui de “fond d’écran du mois” par votre serviteur.

Inventaire des Croix du Ciel.

Sat, 17 Jan 2009 00:00:00 +0000

Cet article multipack regroupe deux sujets intéressants, et un qui sert juste à rendre l’inventaire exhaustif. Commençons par celui-là:

La Croix du Sud, et celle du Nord

Deux constellations ont “une forme de croix” :

la permet de repérer le Sud approximatif si vous êtes perdus la nuit dans le désert australien, ou sur un voilier retourné au Cap Horn.
Dans l’hémisphère Nord, on appelle parfois “Croix du Nord” la constellation du , une belle croix bien visible dans le ciel d’été hébergeant plusieurs nébuleuses intéressantes et faciles à observer, comme la dont j’ai déjà causé

mais ce dont je voulais principalement parler c’est…

Pourquoi les étoiles brillantes ont une forme de croix sur les photos astronomiques.

Les étoiles sont tellement éloignées qu’à part le Soleil, elles nous apparaissent toutes comme des points. Il n’y a que les qui apparaissent comme de vagues petites boules de quelques pixels sur les images des plus puissants télescopes. Mais alors pourquoi voit-on de grosses étoiles brillantes ornées de jolis “rayons” en forme de croix sur les photos astronomiques comme celle-ci :

Grand Nuage de Magellan photographié par Hubble.

C’est la faute de la , ou plutôt des inévitables imperfections optiques des instruments d’observation qui causent ce .

Sur un télescope, c’est principalement “l’araignée” composée des tiges fixant le miroir secondaire qui causent les “aigrettes”, ces lignes formant une croix parfaite. Cet effet peut être parfois utile, par exemple pour détecter des étoiles doubles, mais il est souvent néfaste, en particulier lorsque les pourraient masquer des objets moins lumineux.

En observant les étoiles avec une lunette astronomique, composée de lentilles et non de miroirs, les étoiles n’ont en principe pas d’aigrettes. Certains amateurs trouvent ça dommage et ajoutent des fils de pêche croisés devant leur instrument pour .

A l’inverse, certains tentent d’ en cachant l’araignée avec des masques bien pensés, mais ils créent inévitablement d’autres effets de diffraction comme l’agrandissement de la tache constituant l’image de l’étoile.

Car même sans aigrettes, c’est toujours la diffraction qui transforme les points lumineux que sont les étoiles en taches lumineuses de tailles variables sur les photos astronomiques : la moindre imperfection, la plus petite poussière sur le miroir cause de la diffraction. Et même avec un instrument parfait, une étoile lumineuse ne sera jamais un point car le simple fait que la taille de l’instrument soit limitée cause de la diffraction. En effet, le des instruments optiques dépend de l’ouverture de leur objectif.

Pour faire des télescopes encore plus grands (sujet d’un prochain article), on assemble plusieurs miroirs hexagonaux, ou on combine plusieurs télescopes distants de dizaines de mètres. De nouvelles figures de diffraction vont en résulter, avec des étoiles à 6,8,12 branches voire plus.

La Croix d’Einstein

Autre phénomène physique créant une croix dans notre ciel : la .

La présence d’une masse importante entre un objet lumineux très éloigné et nous forme une gigantesque loupe naturelle, mais d’une piètre qualité : l’objet distant nous apparait fortement déformé, copié à de multiples exemplaires sur un motif en forme d’anneau dit “ ” en l’honneur du Suisse qui que les rayons lumineux sont déviés par des masses, entre autres choses…

Une galaxie avec un noyau un peu bizarre …

Dans le cas particulier ci-dessus, une galaxie se trouve pile dans l’axe d’un très lointain, dont l’image se retrouve en 4 exemplaires autour du noyau de la galaxie, formant une magnifique “Croix d’Einstein”

Récemment, une équipe Suisso-Germano-Etatsunienne

\[3\]

a combiné des images de la Croix d’Einstein observée pendant 3 ans pour tenir compte de la rotation de la galaxie, et de celles de la Terre autour du Soleil, qui causent de petites variations par “microlensing” de la Croix résultant du “macrolensing”. Le principe est expliqué dans cette vidéo :

\[youtube tTLqlgFOxcU\]

mais la qualité n’est pas terrible, téléchargez plutôt le film en HD directement depuis le .

Le résultat c’est qu’ils ont réussi à prouver que le quasar fait moins de quelques jours-lumière de diamètre, ce qui est compatible avec un . Donc cette lentille gravitationnelle nous permet de “voir” avec une résolution d’un jour lumière un objet distant de 10 milliards d’années lumière. Il suffit d’une division pour obtenir la résolution de l’instrument : 3.10^-13 radians. C’est mille fois mieux que le meilleur télescope existant. Mais moins maniable, c’est vrai.

Sources:

Philippe Boeuf “ ”
Dante Bissiri “ ”
“ ”, news EPFL, 15 décembre 2008
“ ” sur Techno Science, 29 décembre 2008

Voir aussi “ ”, une collection d’applets Java illustrant la diffraction et d’autres phénomènes, par l’Université du Mans

Dernières nouvelles de la Voie Lactée

Sun, 11 Jan 2009 00:00:00 +0000

Ce n’est qu’au début du XXème siècle qu’on a réalisé que de nombreuses “nébuleuses” observées étaient des “galaxies” regroupant des milliards d’étoiles, et que la trainée blanche qui barre notre ciel les nuits bien noires est la Galaxie à laquelle appartient notre Soleil, vue de l’intérieur.

Notre position à l’intérieur de la Voie Lactée rend impossible son observation directe et difficile la mesure de certains paramètres importants, comme sa masse et sa densité. En fait, on connait mieux la voisine que . Si on sait depuis 1953 que la Voie Lactée est une , ce n’est qu’en 1991 que sa “barre” a été confirmée et en 2007 qu’on a formellement

D’ailleurs, une image récente du centre de la Galaxie montre que la zone de 300 années-lumière voisine du trou noir central (la tache blanche sur la photo) est extrêmement active, avec des nuages de gaz chaud et des étoiles massives, comme le prévoit :

gros plan sur le centre galactique (cliquer pour agrandir)

En 2008, la structure de la Voie Lactée est enfin illustrée sur cette magnifique carte :

mais est-ce correct ? Une équipe suisso-germano-américaine vient de confirmer cette structure à l’aide de mesures faites dans l’infrarouge par les satellites observant le fond du ciel. La représentation graphique de ces mesures est celle-ci:

Avec un peu d’imagination, on voit que ça correspond assez bien : la Voie Lactée possède deux bras spiraux principaux et deux plus ténus.

D’autre part, une équipe a récemment mesuré les vitesses de nombreuses étoiles de notre galaxie à l’aide du et découvert qu’elles tournent plus vite que prévu autour du centre galactique, ce qui signifie que la Voie Lactée est plus vaste et environ 50% plus massive qu’on ne l’imaginait jusqu’ici .

Références:

" ", 9 janvier 2009, techno-Science.net
Francis Reddy “ ”, 4 juin 2008
Englmaier P., Pohl M., Bissantz N. “ ”, in: “Tumbling, Twisting, and Winding Galaxies: Pattern Speeds along the Hubble Sequence”, E. M. Corsini and V. P. Debattista (eds.), Memorie della Società Astronomica Italiana, 2008
" ", 5 janvier 2009

Le Problème à N corps

Sun, 16 Nov 2008 00:00:00 +0000

Le “problème à N corps” consiste à déterminer le mouvement de N masses sous l’effet des forces d’attraction gravitationnelles entre elles.

Pour N=2, Newton savait déjà que les décrivent des ellipses autour de leur centre de gravité commun.

Pour N=3, : une toute petite différence dans les positions et vitesses initiales des corps pouvait causer de très importantes différences dans la trajectoire des corps. Cependant, malgré ce que beaucoup croient, il existe une solution analytique au problème des trois corps découverte en 1909 par . Elle n’est cependant pas utilisable en pratique pour des calculs.

Pour plus de 3 corps, il n’existe pas de solution analytique. Ceci signifie entre autres qu’il n’est pas possible de démontrer la stabilité d’un système avec quelques corps, comme le Système Solaire par exemple. Des mathématiciens comme ou s’y sont cassés les dents : rien ne prouve que les planètes suivront toujours leurs orbites actuelles dans quelques centaines de millions d’années. Encore moins qu’un astéroïde viennent percuter notre belle planète beaucoup plus tôt.

Simulation du Système Solaire sur Univers Sandbox, N~20

Il est aujourd’hui facile de simuler quelques millions d’années d’évolution du Système Solaire sur un PC, par exemple avec , le chouette programme dont j’ai . Comme on connait avec une très grande précision la position, la vitesse et la masse des planètes et de leurs principaux satellites, on estime que l’on peut calculer leur position dans 5 millions d’années à 150m près. Pour arriver à cette précision, mais aussi tout simplement pour réaliser une simulation réaliste, il faut tout particulièrement veiller à la utilisée, pour garantir la conservation de l’énergie totale du système. Selon , la méthode de donne les meilleurs résultats.

D’autre part, pour chacun des N corps, il faut calculer les N-1 forces exercées par les autres corps. Au total, il faudra calculer

\[N.(N-1)\]

/2 forces (le /2 vient du fait qu’il suffit de ne calculer qu’une fois la force entre deux corps). On dit que la complexité est O(N²) : il faut effectuer un nombre d’opérations proportionnel au carré de N. Pour quelques dizaines de corps, ça ne pose aucun problème, mais si l’on veut simuler des galaxies ou même la collision de galaxies avec N=1'000'000, on se retrouve avec mille milliards de forces à évaluer, ce qui nécessite beaucoup de temps de calcul.

Simulation de la future collision de la Voie Lactée et d’Andromède, N=100'000'000

On pourrait se dire qu’une petite étoile à un bout de la galaxie n’attire pratiquement pas une autre petite étoile très distante, mais négliger cette force n’est pas une bonne idée. D’une part, l’énergie totale du système ne serait plus conservée, et d’autre part il faudrait trouver un critère permettant de savoir quelles forces sont négligeables, sans les calculer.

ont proposé en 1986 un algorithme dont la complexité est O(N.log N). Pour N=1'000'000, il n’y a environ que 20'000'000 de forces à évaluer, ce qui rend le calcul possible. L’algorithme consiste à diviser l’espace en une structure arborescente appelée et à y répartir les corps. On ne calcule les forces qu’entre les corps situé dans la même zone de l’octree, puis l’algorithme calcule les interactions entre les zones. Reste une difficulté : en se déplaçant, les corps changent de zone, et l’algorithme nécessite d’adapter l’octree de l’adapter à la distribution des corps.

interaction de 2 amas de 50 galaxies. N=160'000

Dès 1987, a développé un algorithme baptisé “ ” (FMM), dont la complexité est O(N) seulement, et qui ne nécessite pas d’adaptation de la division de l’espace utilisée. Il est assez facile d’ , mais en 3D l’interaction entre zones est beaucoup plus complexe.

La FMM est considérée par certains comme l’un des algorithmes les plus importants du XXième siècle, car il peut être appliqué à des problèmes beaucoup plus généraux que les N corps, comme certains problèmes de ou de . Inutile de dire que je vais regarder ça de plus près …

Références:

, le logiciel développé par Barnes et Hut, site avec énormément de liens sur le domaine
Dossier “ ” sur AstroSurf
sur la Wikipedia
à Berkeley
: code VPython
sur Wikipedia
Guy Blelloch and Girija Narlikar “ ” Parallel Algorithms. Series in Discrete Mathematics and Theoretical Computer Science, Volume 30, 1997.
, une librairie de simulation N corps parallélisée sur GPU (processeur graphique)
: comparaisons et implémentation sur super ordinateurs

Logiciels N corps sur PC:

: le plus beau et le plus fun
: utilise l’alogrithme de Barnes Hut
, un peu ancien

Voyage au coeur d'un trou noir

Thu, 09 Oct 2008 00:00:00 +0000

Alain Riazuelo est astrophysicien à Paris et il a eu l’excellente idée (et les moyens) de simuler ce qu’un observateur verrait en s’approchant d’un trou noir, puis en plongeant dedans. Ainsi est né le film “Voyage au coeur d’un trou noir” dont voici un petit extrait :

La simulation est d’excellente qualité visuelle, la seule critique que je me permet d’émettre concerne le réalisme : les trous noirs tournent, et même très vite, ce qui engendre des effets qui ne sont pas représentés dans cette simulation. De plus, ils sont souvent entourés d’un disque d’accrétion et d’autres phénomènes très violents qui seraient très intéressant de visualiser, peut-être dans une suite (Le retour de la vengeance du trou noir …)

Le commentaire du film est très didactique, comme on le constate dès le début visible . Au total, il dure 38 minutes et il est disponible sur un DVD à prix très modique (3€90) auprès de Sciences et Avenir ( )

Liens:

sa donnée au Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules en novembre 2007 (pdf, 34 Mo).

Les trous noirs : des moteurs de l'Univers ?

Sat, 06 Sep 2008 00:00:00 +0000

Dans l’imaginaire collectif alimenté par les mauvais films de SF, les trous noirs sont des monstres qui avalent tout ce qui les entoure. En fait, ils recyclent, transforment et éjectent probablement beaucoup plus de matière qu’ils n’en absorbent.

Rappelons tout d’abord que les trous noirs sont des “astres” tellement massifs que même la lumière ne peut s’en échapper. Il en a trois familles:

les trous noirs stellaires, formés à la fin de la vie d’une étoile massive. Ils pèsent comme plusieurs soleils
les trous noirs “supermassifs” qui siègent au centre de la plupart des galaxies, voire toutes .
c’est tout. Les minis trous noirs qui n’existent pas ;-)

Concentrons-nous sur les premiers en supposant que d’un coup de baguette magique, le Soleil se transforme en trou noir là, maintenant, sous nos yeux ébahis. Ca ne peut pas arriver, mais imaginons. Que se passerait-il ?

Evidemment, il ne brillerait plus, et ce serait bien ennuyeux. Mais la bonne nouvelle c’est qu’il n’avalerait pas la Terre, car sa masse serait toujours la même, simplement il ne serait plus qu’un point au centre du Soleil actuel. Sa force d’attraction resterait pratiquement la même, donc la Terre, Mars, Vénus et toutes les autres planètes continueraient gentiment de lui tourner autour sur leurs orbites respectives.

Pas un désintégrateur

Qu’est-ce qui pourrait tomber dans le trou noir alors ? Pas grand chose. Actuellement le Soleil a un diamètre de 1.4 millions de kilomètres et il arrive assez fréquemment qu’une comète, un astéroïde ou des petits cailloux se vaporisent en l’approchant de trop près. Mais une fois “trounoirisé”, il faudrait que ces projectiles arrivent tout droit dans une cible de moins de 10 km de diamètre pour être agglomérés au trou noir : aucune chance.

En réalité c’est plus compliqué. Plus haut, j’ai dit que la force d’attraction resterait “pratiquement” la même, parce qu’en passant d’un diamètre de 1.4 millions de kilomètres à moins de 10 km, la rotation du Soleil accélèrerait monstreusement, et c’est un euphémisme. Au lieu d’une rotation en 26 jours, le Soleil trounoirisé pirouetterait plusieurs centaines de fois par seconde, devenant une sorte de fraise de dentiste stellaire, enroulant littéralement l’espace alentour :

Donc pour tomber dans le trou noir, la matière doit arriver “tout droit à côté”, selon des géodésiques comme celle tracée en rouge sur la figure. Un petit écart et la matière, sera éjectée à une vitesse prodigieuse sur une orbite totalement aberrante selon les lois de la mécanique classique. Mais au passage, elle sera broyée menu par les “forces de marée”.

Générateurs de gaz

A 100 km de notre trou noir, la force d’attraction est titanesque : 13 milliards de Newtons sur une masse de 1kg ! de quoi l’accélérer 0 à 100 km/h en 2 milliardièmes de secondes, et à près de la vitesse de la lumière en 23 millièmes de seconde chrono. Mais 1 mètre plus loin, à 100.001 km, l’attraction est inférieure de 265 KN. Donc une barre d’acier trempé qui passerait par inadvertance à une distance relativement confortable du trou noir serait étirée et transformée en kilomètres de fil à couper le beurre en une milliseconde, et en atomes de fers relativistes une fraction de seconde plus tard.

Les choses deviennent plus intéressantes si un trou noir traverse un nuage de gaz : là, en tombant en spirale vers le trou noir, les atomes accélérés à des vitesses fantastiques vont s’entrechoquer, se freiner mutuellement dans un plasma visqueux qui tourne autour du trou en formant un “disque d’accrétion”. Ce sont ces disques d’accrétion, très lumineux particulièrement dans les rayons X, qui permettent de détecter directement les trous noirs.

Petit à petit, comme l’eau de la baignoire qui se vide, la matière du disque d’accrétion devrait tomber peu à peu dans le trou. Mais une fois encore, ce n’est pas si simple.

D’abord, les étoiles ont des champs magnétiques, et lorsqu’une étoile s’effondre, son champ devient incroyablement puissant et forme une sorte dynamo qui éjecte dans l’espace des de gaz par ses pôles nord et sud. Les trous noirs supermassifs émettent ainsi de la matière à des distances prodigieuses, recyclant de la matière depuis le centre des galaxies vers leur périphérie, comme on le voit bien sur les clichés récents de

Générateurs d’étoiles

D’autre part, selon des simulations récentes, des grumeaux peuvent se former en bordure des disques d’accrétion et se retrouver éjectés, formant des étoiles massives, qui ne vivent pas très longtemps

Bien sur, une simulation peut être tès jolie mais simuler des phénomènes inexistants, mais là ça tombe plutôt bien : autour du centre de la galaxie d’Andromède toute proche, on a détecté un anneau d’étoiles massives jeunes, et autour du centre de notre propre Galaxie aussi, il y a beaucoup plus d’étoiles jeunes que la normale….

Conclusion

En quelques années, on est passés de l’idée étonnante qu’il pouvait peut-être y avoir des trous noirs au centre de quelques galaxies à celle que les galaxies se sont probablement formées autour des trous noirs supermassifs. Désormais, ces objets fascinants apparaissent comme des moteurs de l’univers d’une puissance fantastique, bien plus recycleurs qu’aspirateurs.

Références

Rachel Courtland “ ”, NewScientist.com, 21 August 2008
I. A. Bonnell, W. K. M. Rice “Star Formation Around Supermassive Black Holes”, Science 22 Aug 2008: Vol. 321, Issue 5892, pp. 1060-1062 DOI:
David L Chandler “ ”, NewScientist.com 20 September 2005
Didier Jamet “ ”, Ciel des hommes, 29-01-2002
Jonathan Ferreira “ ”, cours de Magistère et Maîtrise de Physique, OBSERVATOIRE DE GRENOBLE, LABORATOIRE D’ASTROPHYSIQUE, UNIVERSITE JOSEPH FOURIER, Novembre 2000

Universe Sandbox

Sat, 06 Sep 2008 00:00:00 +0000

J’ai découvert il y a une heure, et je viens de l’acheter (pas cher). C’est génial !

C’est un logiciel de simulation astronomique très bien fait et simple d’emploi. Il permet de visualiser en 3D de nombreux systèmes astronomiques comme notre système solaire, Saturne avec ses anneaux et ses nombreuses lunes, ou encore l’amas d’étoiles auquel appartient notre Soleil, mais aussi des Galaxies entières.

Mais le plus amusant, c’est de l’utiliser comme un jeu et de voir ce qui se passerait si Jupiter pesait soudain autant que le Soleil, ou si la Lune avait un anneau comme Saturne.

On peut le télécharger et l’essayer pendant une heure, aidé par un tutorial très bien fait après quoi il faut payer un montant de son choix pour obtenir une licence. Une heure c’est court, mais très efficace : après 30 minutes, j’ai payé.

Monstre de Spaghetti Galactique

Sat, 23 Aug 2008 00:00:00 +0000

NGC 1275 est la galaxie spirale bleue que vous distinguez au centre de cette photo prise par le télescope spatial Hubble. Les filaments rouges mesurent chacun dans les 20'000 années-lumières de long et 200 de diamètre, et contiennent chacun environ 1 million de masses solaires de gaz tellement chaud (des millions de degrés) qu’il émet des rayons X.

La grande question était de savoir ce qui émet ces jets, les chauffe et maintient dans ces formes tentaculaires qui les empêche de retomber sur la galaxie.

Une équipe de l’Université de Cambridge a montré que c’est le trou noir supermassif au centre de NGC 1275 qui la matière qui s’approche trop non pas sous forme de , mais sous forme de “bulles” qui sont ensuite déformées et maintenues sous forme de filaments par les champs magnétiques du trou noir.

Mais tant de puissance et de beauté font que certains entrevoient une ..

sources : et

Naissance des étoiles et mécanique des fluides

Fri, 22 Aug 2008 00:00:00 +0000

Les méandres de la science et l’interconnexion des domaines me laissent souvent pantois. Hier soir par exemple, je m’intéressais à la simulation (qualitative) d’écoulement des fluides, .

La méthode utilisée ne se base pas sur l’intégration des ; la “ ” (SPH) divise le fluide en sphères qui se déplacent et se modifient en fonction de leurs voisines les plus proches. Et ceci a visiblement donné une idée à , chercheur en astrophysique à l’Université d’Exeter : la SPH ressemble drôlement à la résolution du , très utilisée pour simuler la trajectoire de nombreux corps célestes…

Mais en plus de simuler un amas d’étoiles qui se tournent autour, la SPH permet de représenter le gaz qu’elles dispersent dans l’espace en se frôlant, et qui en se re-condensant forme de nouvelles étoiles au sein de magnifiques nébuleuses:

Matthew Bate a même simulé la formation d’un amas d’étoiles à partir d’un nuage de gaz initial presque homogène:

Une telle simulation a tout de même nécessité plus de 1000h de calcul à 64 CPUs, donc ce n’est pas encore tout à fait du temps réel, mais ..

Cassini

Sat, 16 Aug 2008 00:00:00 +0000

Voici 4 ans que la sonde Cassini orbite autour de Saturne, nous envoyant une moisson de superbes images et mesures sur les nombreuses lunes orbitant autour de la planète aux anneaux. A l’occasion de cet anniversaire le Jet Propulsion Lab a sorti retraçant cette magnifique aventure ;

Grosse découverte grâce à Galaxy Zoo ?

Sat, 09 Aug 2008 00:00:00 +0000

Il y a quelques temps, , un projet permettant aux internautes de participer à l’analyse des milliards de galaxies photographiées par Hubble.

Le 13 août 2007, Hanny van Arkel, une institutrice hollandaise de 25 ans à : “c’est quoi le truc bleu en dessous ?” à propos de cette image qui lui avait été soumise :

Le grenouille bleue en dessous de la galaxie centrale a été baptisée “voorwerp” par Hanny, le mot hollandais pour “objet”. Mais personne n’a pu lui répondre sur sa nature.

ont montré que la grenouille n’était pas bleue mais verte, et qu’elle était approximativement à la même distance de la galaxie au centre du cliché, baptisée IC 2497, et qu’elle est constituée de gaz ionisé à 10'000° environ et non pas d’étoiles.

Le “Hanny’s Voorwerp” a reçu les honneurs de la NASA lorsque le grand téléscope des Canaries a pris cette photo, devenue “ ” le 25 juin 2008 :

L’hypothèse actuelle est que le Hanny’s Voorwerp est une gigantesque “ ”, un nuage de gaz éclairé par le (qu’on appelle alors un quasar), mais qui serait désormais “éteint” depuis 100'000 ans. Si c’est le cas, il pourrait y avoir beaucoup de ces nuages de gaz extragalactique, mais ils ne deviendraient visibles que dans des conditions très particulières.

Mais quel phénomène a pu créer un nuage si énorme, et qu’est-ce qui lui donne cette forme étrange et notamment ce trou entre les “bras de la grenouille” ? Les supporters de la matière noire et de l’énergie sombre sont sur le coup, et peut-être que Hanny Van Arkel restera dans la postérité comme la découvreuse d’une nouvelle classe d’objets célestes.

Ca aurait pu être vous, si vous partiticpiez à …

Toutes les images de l'espace

Fri, 08 Aug 2008 00:00:00 +0000

La NASA vient de créer un site extraordinaire : . On y trouve des milliers d’images et de films libres de droits sur tous les aspects de l’espace : plus de 4500 photos prises par Hubble, 19000 vues de la Terre depuis l’Espace, 14000 photos de l’ISS, autant des navettes spatiales, et bien d’autres encore. Et la collection s’allonge chaque jour.

Bref si vous cherchez de magnifiques fonds d’écran ou des illustrations pour vos articles sur le web ou pour la rédaction de votre petite cousine, NASAimages est une resource sans équivalent.

Pour illustrer cet article, voici une photo d’une constellation bien connue, Orion, mais prise dans l’infrarouge par le télescope Spitzer. On voit que les sources les plus visibles dans ce domaine ne coincident pas du tout avec les étoiles visibles qui se situent aux angles du tracé de la constellation. La tache la plus vaste est M42, la , tout juste visible à l’oeil nu.

En cliquant sur l’image, vous pourrez rapidement tester l’excellente interface utilisateur de NASAimages, mu par la plateforme de . Elle permet de zoomer sur les images à haute résolution, de les télécharger ou de les placer sur un “workspace” personnel qui perme de se constituer une collection personnelle.

La densité des trous noirs

Fri, 20 Jun 2008 00:00:00 +0000

Black hole on Earth, par Revilla sur flickr

A la fin de sa vie, une étoile s’éteint et s’effondre sur elle-même : en quelques minutes, la gravité compacte sa matière en une sphère de plus en plus dense, jusqu’à une limite qui ne dépend que de la masse de l’étoile:

si l’étoile résiduelle* pèse moins de 1.4 x la masse du Soleil, elle devient une : ses atomes (pratiquement que du carbone) sont serrés les uns contre les autres au maximum permis par la physique. Un jour, le Soleil deviendra une naine blanche approximativement de la taille de la Terre, et sa densité sera d’environ 1 tonne / cm3. Pas mal.
si l’étoile résiduelle* pèse plus de 1.4 masses solaires au stade précédent, la gravité écrase ses atomes, et les protons des noyaux deviennent des neutrons quand les électrons coincés les touchent : il ne reste qu’une boule de neutrons incroyablement serrés les uns contre les autres, de 20 à 40 kilomètres de diamètre seulement, et d’une densité d’un milliard de tonnes / cm3. C’est vraiment dense, une .
s’il y a plus de 3.3 masses solaires résiduelles* de neutrons (il faut une étoile initiale d’environ 10 masses solaires), la gravité écrabouille les neutrons, en fait de la purée de quarks comprimée, qui s’effondre jusqu’à former un .

Le terme de “trou noir” désigne fondamentalement un objet générant une gravité si forte que même la lumière ne peut s’en échapper, mais ceci recouvre deux notions :

l’ “objet” lui-même, qui doit être extrêmement lourd ou dense pour générer un champ de gravité intense. Or en théorie, la purée de quarks peut s’effondrer en se comprimant indéfiniment, jusqu’à la taille d’un point infinitésimal baptisé .
la zone de l’espace d’où la lumière ne peut pas sortir, donné par le qui définit l’ “horizon des événements” du trou noir, à l’intérieur duquel on ne peut rien voir. Or ce rayon est directement proportionnel à la masse de l’“objet” et la constante de proportionnalité vaut environ 3km par masse solaire, ce qui fait que le plus petit trou noir stellaire possible a un rayon de Schwarzchild de 10km environ.

Donc la notion de densité d’un trou noir dépend de quoi on parle : la densité de la singularité est par définition infinie, mais si l’on considère la densité moyenne à l’intérieur du rayon de Schwartzchild, elle n’est “que” de 1.75 milliards de tonnes / cm3 pour le plus petit trou noir stellaire possible, pas beaucoup plus dense qu’une étoile à neutrons.

Là où ça devient intéressant, c’est que les trous noirs plus massifs ont une densité moyenne plus faible car le volume “noir” augmente comme le cube de la masse. Le pèse 2.6 millions de masses solaires, ce qui lui donne un rayon de 7.7 millions de km (seulement 10x plus gros que le Soleil, donc !).

Un petit calcul et hop : la densité moyenne du centre de notre galaxie est de 2.8 kg/cm3. Oui, des kilos, pas des tonnes. Et , qui fait 100 millions de masses solaires ? Re petit calcul et hop : 295 millions de km de rayon, 2 grammes par cm3, juste le double de celle de l’eau ! Et il y a des trous noirs encore plus gros.

Petit intermède publicitaire : cet article aurait été encore plus inexact sans , la calculatrice gratuite pour PC, Mac et pingouin. Dotée de plein de fonctions utiles et de constantes aussi indispensables que la masse et le rayon du soleil, est la calculatrice qu’il vous faut !

Pour , calculons le rayon de Schwartzschild d’un soi-disant “trou noir” (avec guillemets) produit par le choc frontal de deux protons dans le . Il a une masse de 14 protons, soit 4,7.10-50 masses solaires (d’où les guillemets plus haut…) ce qui donne un “rayon de Schwartzchild” de 1,4.10-46m. C’est petit. Tellement petit que c’est environ 1'000'000'000'000'000'000'000'000'000'000 x plus petit que les protons qui se téléscopent… En fait, il n’est même pas permis d’être si petit, car c’est plus petit de la . Mais une chose est sure : un objet aussi dense que vous voulez, mais plus grand que son rayon de Schwartzchild n’est pas un trou noir.

Maintenant, on est d’accord sur une chose : la collision de protons si rapides peut créer une densité localement élevée. 14 masses de proton dans 1/10ème de volume de proton, ça donne à peu près 140x la densité d’une étoile à neutrons, soit effectivement une densité qui ne se rencontre nulle part dans l’Univers actuel. Mais ce n’est pas la densité qui fait le trou noir, c’est la masse, et la taille du rayon de Schwartzchild qui va avec.

Note* : les mots “résiduels” ont été ajoutés suite au commentaire de Guillaume pour bien distinguer de la masse initiale de l’étoile “normale”, qui est nettement plus élevée avant son passage en supernova.

la Grande Question du Temps

Fri, 06 Jun 2008 00:00:00 +0000

"Big Bang" par ToniVC sur flickr

Dès que l’on parle du , la première question qui se pose est “qu’y avait-il avant ?”. C’est la Grande Question du Temps. La réponse de la physique actuelle est “la question n’a pas de sens”. Dans cet article, je vais tenter de montrer que ce n’est de loin pas une façon de contourner la difficulté de la question.

Introduction

Commençons par un sujet qui peut paraître éloigné. Notre intuition en regardant un thermomètre est qu’il peut toujours faire plus froid : 20°C, 0°, -20°, -100°, -300°C … Et bien non. Il ne peut pas faire -300°C, parce que , et qu’à une certaine température appelée “zéro absolu” (-273.15°C), les molécules ou atomes ne bougent absolument plus du tout. Une fois qu’on a compris que la température mesure en fait une sorte de vitesse, il devient évident qu’il ne peut pas faire plus froid que le zéro absolu. En serait-il de même avec le temps ? Si le temps que l’on mesure en secondes était en fait relié à une autre notion qui aurait un “zéro absolu” au moment du Big Bang, la question de savoir ce qu’il y avait “avant” n’aurait effectivement pas de sens.

La 4ème dimension

Selon Einstein, liée aux dimensions spatiales par la vitesse de la lumière. Si on admet qu’à l’instant du Big Bang, l’Univers était un point de dimensions spatiales nulles, le temps était aussi au “Temps zéro” absolu. Autrement dit, si on mesure le temps non pas en secondes, mais en se basant sur le qui augmente depuis le BigBang, il devient clair qu’à un moment l’univers avait un rayon de 1 mètre (à 10-32 secondes), mais que se demander quand il avait un rayon de -1m n’a pas de sens.

fig. 1 : relation entre la taille de l’Univers observable et son âge

La mesure du temps

Nous allons nous intéresser à la mesure du temps, en commençant par son unité : la seconde. A quoi correspond-elle physiquement ? Jusqu’en 1956, c’était un 60ème de 60ème de 24ème de jour terrestre. Puis on s’est aperçus que la Terre ralentissait, alors c’est devenu 1/31 556 925,9747 d’année. Mais alors que valait une seconde avant que le Système Solaire n’existe, il y a 4 milliards d’années ?

Heureusement, en 1967 on a défini la seconde comme

\[1\]

la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les niveaux hyperfins F=3 et F=4 de l’état fondamental 6S½ de l’atome de césium 133 à 0°K .

C’est mieux, ça sonne bien physique. Mais , et d’ailleurs les premiers atomes sont apparus 300'000 “ans” après le Big Bang, et le césium plutôt après 1'000'000'000 d’années, avec les premières étoiles. Avec quelle horloge pouvait-on mesurer le temps avant ? Ou autrement dit, comment savoir si les secondes du début de l’Univers avaient la même durée que les secondes actuelles ?

fig 2 : Histoire "microscopique" de l’Univers (cliquer pour la "macroscopique")

Le Grand Métronome Absolu

Dans la purée de particules et de rayonnements qui composaient l’Univers pendant la première “minute” après le Big Bang, il n’existait aucun moyen de mesurer le temps. Aucun système oscillant de façon stable en conservant de l’énergie, sauf peut-être des photons dont la fréquence variait rapidement avec la dilatation de l’Univers, à condition qu’ils aient la chance de parcourir plus d’une longueur d’onde avant de heurter une autre particule. Pendant une minute, l’Univers a entièrement été gouverné par le Hasard Quantique. Même Dieu n’aurait pas pu chronométrer une seconde de cette minute là.

Et encore avant cela, avant l’inflation et pire encore avant le à 10-44 secondes, on a strictement aucune idée de ce que contenait l’Univers à part de “l’énergie pure”.

On a donc un gros problème : le Big Bang est décrit en utilisant la notion actuelle de “seconde”, mais on n’a peut être pas le droit de le faire car il n’existe pas de “Grand Métronome Absolu”.

Temps et Énergie

Cependant, il existe un point commun entre toutes les mesures passées et actuelles du temps, c’est l’énergie : toutes les horloges sont basées sur une oscillation périodique d’un système contenant de l’énergie. Que ce soit la rotation de la Terre, le mouvement d’un balancier muni d’un ou la fréquence d’un rayonnement électromagnétique, notre mesure du temps est étroitement liée à la notion d’énergie.

La théorie du Big Bang lie étroitement le temps et l’énergie au “début” de l’Univers, comme on le voit sur la fig.2. Les particules sont apparues à 10-10 s, quand leur énergie correspondait à 10² Giga (GeV). Puis elles se sont agglomérées en atomes à 1013 secondes, quand leur énergie a baissé à 10-11 GeV, et actuellement il est exactement 2,3.10-13 GeV après le Big Bang.

Chaud le Big Bang, chaud !

Comme on l’a vu dans l’introduction, la température est une mesure de l’énergie des particules, et ceci permet de graduer l’âge de l’Univers avec un thermomètre. Actuellement, il est 2,7 °K d’après le rayonnement du fond du ciel, mais il était 15°K quand les étoiles et galaxies se sont formées et 1015°K au moment de la formation des particules. Notez le retournement de situation avec cette façon de mesurer le temps : le Big Bang n’a pas lieu au “temps zéro”, mais à “énergie infinie”. Et contrairement au froid qui admet un “zéro absolu”, il n’y a en principe pas de limite supérieure à la température. En mesurant le temps par l’énergie ou la température, poser la question “Qu’y avait-il avant ?” n’a plus de sens car le Big Bang est repoussé à l’infini de notre nouvelle échelle du temps : on peut toujours imaginer un Univers encore plus petit, encore plus dense et encore plus chaud.

Conclusion

L’idée selon laquelle le Big Bang a eu lieu à un “instant” précis est le résultat de notre mesure du temps par des “secondes”. Mais comme l’Univers n’a pas de “Grand Métronome Absolu”, on doit se résoudre à utiliser l’énergie ou la température pour graduer le temps de façon cohérente. Tout ce que l’on peut dire alors, c’est que l’Univers est en refroidissement perpétuel, sans que ça suppose l’existence d’un “début”. Mesuré avec un thermomètre, le temps est continu de plus l’infini jusqu’au zéro absolu, qui aura lieu dans une infinité de secondes. Le Big Bang n’est pas un événement remarquable, avec un “avant” et un “après”. Avec les bonnes unités, c’est une asymptote à l’infini dans le passé.

Sources:

Etienne Klein, “ ”, dans Michel Cazenave (1998). Dictionnaire de l'ignorance: aux frontières de la science. A. Michel.
“ ”

Le Big Bang en une image

Fri, 30 May 2008 00:00:00 +0000

Si vous comprenez le très bon anglais, regardez . Ce jeune et enthousiaste physicien du CERN présente le LHC du CERN dans le contexte des interrogations actuelles en physique. A un moment, il montre cette image de nos connaissances actuelles de l’histoire de l’Univers:

Cette figure montre le BigBang à gauche, il y a 13.7 milliards d’années, la phase “inflatoire” où il a gonflé exponentiellement en 380'000 ans, avant que la purée de matière ne s’agglomère par gravitation pour former les étoiles (les premières 400 millions d’années après le Big Bang seulement), les galaxies, amas et superamas qui constituent l’univers actuel.

Le satellite représenté à gauche, c’est qui a mesuré la densité de la purée de matière telle qu’elle était 380'000 ans après le Big Bang, à la fin de l’inflation. C’est l’image la plus ancienne de l’Univers que l’on puisse obtenir par l’astronomie, on en voit un bout sur la tranche d’Univers la plus à gauche ci-dessus, mais la voici au complet, correspondant à la voute céleste complète :

Cette image montre qu’il y avait déjà des grumeaux dans la purée, mais sans structure claire : le Big Bang a “pété droit”, mais des phénomènes survenus immédiatement ensuite ont créé une légère anisotropie.

“Comment ?”, c’est l’une des questions que le LHC va contribuer à résoudre, une autre étant la raison de l’accélération de l’expension de l’univers, aussi représentée sur la première figure. WMAP et d’autres mesures montrent que de “l’énergie sombre” fait que les Galaxies se repoussent. C’est comme si : l’attraction faiblit au fur et à mesure que l’Univers vieillit. Tout ça devrait être éclairci très bientôt par mes voisins, au CERN.

Encore une sonde sur Mars...

Tue, 27 May 2008 00:00:00 +0000

s’est posé la nuit dernière sur Mars. Pour le commun des mortels c’est juste une info passagère dans les journaux et au TJ. Pour d’autres, c’est un moment critique qui ponctue des années de travail:

ça fait plaisir à voir non ? Pour mémoire, Mars est à 15 minutes-lumière de la Terre. Lorsque l’équipe reçoit des infos sur la descente de la sonde vers la planète, elle est déjà tranquillement posée, ou écrasée. On ne peut absolument plus rien corriger par télécommande. Quelle serait votre réaction comme membre de l’équipe : enthousiasme, ou fatalisme ?

Dans le même genre, même si vous ne comprenez pas l’anglais, regardez l’émotion d’un à propos de l’incroyable photo de Phoenix descendant sous ses parachutes, prise par une autre sonde qui orbitait autour de Mars depuis quelques années :

Les prochains qui vont être contents (ou pas) ce sont toutes les équipes qui ont préparé les expériences scientifiques de Phoenix. Parmi eux, les suisses de grâce à qui on va obtenir des analyses de la composition des roches martiennes précises au niveau atomique. J’en reparle dès que ça marche.

Les particules sont-elles de petits noeuds ?

Sun, 25 May 2008 00:00:00 +0000

La théorie de la relativité n’est pas très simple, mais on peut parvenir à en saisir quelques notions avec un peu d’imagination et de curiosité. La mécanique quantique est beaucoup moins abordable car elle choque beaucoup plus notre compréhension intuitive du monde. Alors que dire de la “théorie des cordes” (string theory), censée lier l’infiniment grand et l’infiniment petit dans un univers à 10 dimensions légèrement plus tordues que l …

Il existe l’ sur ce sujet, mais en anglais et durant 3h au total.

Les idées de base ont cependant été résumées dans un excellent petit reportage de 10 minutes, en français :

Ne manquez pas l’explication sur les petites dimensions recourbées sur elles-mêmes à 3.44 minutes. C’est génial.

Tout ça est bien joli sous forme de théorie, mais pour la valider, il faudrait que la théorie des cordes puisse faire des prévisions que l’on puisse vérifier expérimentalement. Or Brian Greene, un des physiciens soutenant la théorie des cordes vient de faire au une présentation de 20 minutes (en anglais…) recouvrant bien le reportage ci-dessus, mais dans les 4 dernières minutes, il parle d’une vérification expérimentale possible au LHC du CERN, très bientôt :

Selon lui, l’énergie totale des particules résultant d’une collision sera inférieure à l’énergie totale des protons au moment de la collision. Cette violation du principe de conservation de l’énergie ne pourra s’expliquer que si des particules “débris” sont éjectées dans les dimensions bouclées d’où elles ne peuvent pas ressortir vers les capteurs. Pour en savoir plus, les courageux peuvent lire “ ” par dans le CERN Courrier de Juillet 2003.

Wow ! je vais peut-être être juste à côté de la première violation d’une loi fondamentale de la physique depuis le Big Bang !

Supernovas : on a tout juste.

Sat, 24 May 2008 00:00:00 +0000

De temps en temps, une étoile explose. Dans une Galaxie contenant des milliards d’étoiles, ça arrive même assez souvent, mais jusqu’à maintenant on n’avait jamais observé une explosion en direct*, ce qui fait que toute la théorie de ce qui se passe à la mort d’une étoile était basé sur l’observation des “rémanents”, les restes de passées.

Cette théorie prévoit que la s’arrête dans une étoile, elle s’effondre sur elle même en quelques secondes, comprimant son centre jusqu’à ce que les protons des tous les atomes se touchent et se combinent avec les électrons pour former sur laquelle les couches externes de l’étoile vont s’écraser en produisant quasi instantanément d’énormes quantités de fer et d’autres éléments lourds, et rebondir dans l’espace dans d’ . Ce processus très rapide est tellement “chaud” qu’il ne produit pas de lumière, mais des rayons X pendant quelques minutes, la lumière venant ensuite.

Et devinez quoi ? le 9 janvier 2008 Alicia Soderbers avait pointé le sur la galaxie NGC 2770 (à 90 millions d’années lumière) pour observer les rayons X émis par les restes d’une supernova apparue en décembre 2007 quand soudain elle a observé en direct un flash de rayons X pendant plus de 3 minutes, juste à côté ! En quelques minutes de plus, elle a réussi à convaincre tous les astronomes de la planète à braquer leurs téléscopes sur le point en question et … la lumière fut !

(en bas à droite, l’apparition de la supernova 2008d dans les rayons X, qui aveugle la vieille 2007uy et le centre actif de la galaxie NGC 2770 visibles à gauche. En haut, les images de la galaxie dans le visible, avant et après)

Il faudra encore du temps pour analyser toutes les mesures faites lors de cette observation, mais une fois encore la Science a montré sa supériorité écrasante sur Elisabeth Teissier : quand on prédit qu’une étoile va s’allumer dans 5 minutes grâce à des rayons invisibles depuis la Terre, et bien l’étoile s’allume. Et encore une fois, la force d’une théorie scientifique se mesure à sa capacité de prédiction, pas dans la correspondance avec ce qui a déjà été observé.

Il y a quand même un problème : normalement, on devrait observer en moyenne 3 supernovas par siècle dans notre propre Galaxie, la Voie Lactée. Mais on est loin du compte : la dernière a été vue en . Pourquoi est-on loin du compte ?

La réponse est dans la figure suivant, qui montre l’emplacement dans la galaxie des 8 supernovas répertoriées par nos ancêtres : elles ne sont pas très loin du Soleil, disons dans une zone couvrant 10% du disque galactique : le compte est bon. Mais pourquoi ne voit-on pas les supernovas plus lointaines, alors qu’elles brillent comme des millions d’étoiles ? Parce que la Galaxie contient des nuages de poussières, très ténus, mais très étendus aussi, et qui empêchent la lumière de parcourir de telles distance. Les myriades d’étoiles qui constèlent notre ciel nocturne ne représentent qu’une toute petite fraction de la petite bulle de matière qu’est notre Galaxie.

*Note : bien sur, en , , , , , des humains ont vu des points brillants apparaitre dans le ciel pendant quelques jours, mais ils ne savaient pas ce que c’était…

Références:

” sur
Jean Etienne, “ ” 22 mai 2008,
A. M. Soderberg et al, “ ”, Nature
Laurent Sacco, “ ”, 15 mai 2008,

Les puissances de dix

Fri, 16 May 2008 00:00:00 +0000

Retrouvé par hasard ce film réalisé en 1977 (30 ans…) par pour le compte d’IBM. Le commentaire est un peu “années 60”, mais “ ” m’émerveille toujours autant.

A remarquer que le voyage vers “le grand” s’achève à 1026 m soit 100 millions d’années lumières. Aujourd’hui on irait probablement jusqu’à 1028 puisque les instruments modernes sont capables de voir des objets distants de 5 milliards d’années lumière, et que l’on commence à avoir une idée de la structure de l’univers à 10 milliards d’années lumière. Vers le petit, on estime que la taille des électrons est de l’ordre de 10-17 m et celle des quarks qui composent les protons et neutrons de 10-18 m, soit également deux ordres de grandeur de plus (en moins…) que dans le film.

Autrement dit, en 30 ans notre connaissance de l’Univers s’est élargie sur 4 ordres de grandeur, soit plus d’un ordre de grandeur par 10 ans. En 1850, on connaissait les microbes (10-6) et le système solaire (1013), soit 19 ordres de grandeur, alors que nous en connaissons 44, soit 25 de plus 160 ans plus tard.

Vers le grand, on a pratiquement atteint la limite : l’Univers observable correspond à l’âge du Big Bang, on ne pourra que spéculer à coups de modèles théoriques sur des structures hypothétiquement encore plus grandes. Vers le petit par contre, on est encore assez loin de la de l’ordre de 10-35 , une valeur elle aussi assez théorique pour l’instant mais qui pourrait signifier que rien de plus petit ne peut exister. Il va falloir vérifier.

Les jets des trous noirs

Sat, 03 May 2008 00:00:00 +0000

Les trous noirs sont très noirs : aucune lumière ne peut en sortir. En plus ils sont très petits, ce qui empêche définitivement de les “voir” avec un télescope. Par contre les phénomènes cataclysmiques qu’ils produisent dans leur voisinage dégagent une énergie colossale qui trahit leur présence sans doute possible. Il y a d’une part le disque d’accrétion dont j’ai déjà parlé et , et d’autre par les “jets”, que l’on est en train de comprendre un peu mieux.

A l’origine, ce sont des photos comme celle du centre de la galaxie M87 ci-contre qui ont révélé des jets de plasma très chaud émis à 99% de la vitesse de la lumière par le centre de plusieurs galaxies, perpendiculairement à leur plan de rotation.

La violence du phénomène ne laisse aucun doute sur l’origine, mais le fait demeure, paradoxal : les trous noirs sont capables d’émettre de la matière dans l’espace, probablement en quantités beaucoup plus importantes que celle qu’ils absorbent.

En 1977 déjà, Blandford et Znajek ont proposé un mécanisme expliquant l’émission de ces jets : la matière du disque d’accrétion tombant en spirale vers le trou noir serait déviée par le champ magnétique de celui-ci, qui serait enroulé sur lui-même au point de former une gigantesque dynamo qui accélèrerait la matière sur des lignes de champ hélicoïdales qui s’échappent par les pôles du trou noir. Leur théorie prédit qu’il devrait y avoir un “noeud” à une certaine distance de l’émission ou le jet serait focalisé avant de poursuivre son chemin dans l’Univers. Cette magnifique théorie est illustrée par l’image ci-dessous (cliquer pour agrandir):

Si vous me conaissez, vous m’avez vu venir : oui, la théorie vient d’être vérifiée grâce à sa prédiction : en observant une bouffée de particules progressant le long du jet de BL Lacertae (BL Lac à 950 millios d’années lumière) pendant plusieurs années, Alan Marscher de l’université de Boston a observé qu’elle a émis plus de lumière, de rayons X et de rayons gamma exactement à la position du noeud prévu : CQFD.

L’image ci-dessus et la vidéo correspondante ci-dessous sont réalisées par , un astronome mexicain qui a fondé l’entreprise réalisant des de phénomènes astronomiques comme celle-ci:

Steffen a aussi développé le logiciel “ ” qui traite à la façon des astronomes des nuages de particules 3D. Ca fait plusieurs sujets pour de prochains articles…

sources :

“ ” Laurent Sacco, , 2 mai 2008
“ ”, JR Minke, Scientific America, Avril 2008

Hubblecast : la TV de Hubble

Sat, 26 Apr 2008 00:00:00 +0000

Grâce à , j’ai découvert les magnifiques “vodcasts” diffusées par l’équipe du . Présentés de manière très professionnelle et réalisée en haute définition, ce sont d’excellentes émissions de vulgarisation scientifique présentant les découvertes faites à l’aide du télescope spatial Hubble.

Le seul problème c’est qu’elles sont en anglais… Voici quelques éléments en français pour vous aider à choisir vos épisodes et à les comprendre :

Un des grands mystères de l’astronomie est comment les galaxies croissent et évoluent. On pense que les collisions de galaxies ) sont des événements clés dans leur développement. Une étonnante collection de 59 nouvelles images de galaxies en collision a été publiée à l’occasion du 18ème anniversaire du Téléscope Spatial Hubble de la NASA/ESA. Elles nous donnent une vision unique de la façon dont les galaxies interagissent pour former de plus grandes galaxies.

(les Hubblecasts sont aussi disponible sous YouTube, mais la qualité laisse vraiment à désirer par rapport à l’ )

Pour les astronomes, Omega de Centaure a longtemps été une exception parmi les amas globulaires. 10x plus grand que les autres amas globulaires, il contient aussi des étoiles d’âges très différents. Un nouveau résultat obtenu par le Télescope Spatial Hubble fournit une explication surprenante des particularités d’Omega du Centaure : ce n’est pas un amas globulaire, mais les restes d’une galaxie dont les étoiles externes ont été capturées par une autre lors d’une ancienne collision.

Le téléscope spatial Hubble a effectué la première détection d’une molécule organique dans l’atmosphère de HD189733B, une “Jupiter Chaude” située à 63 années lumières. Cette percée est un important pas dans la possibilité d’identifier des signes de vie sur une planète extérieure à notre Système Solaire.

Le télescope spatial Hubble a pris une nouvelle image de la galaxie NGC 1132, qui est probablement un “fossile cosmique” : la conséquence d’une énorme fusion de multiples galaxies dans un carnage de collisions qui a produit une galaxie elliptique géante beaucoup plus brillante que les galaxies typiques.

Grâce au télescope spatial Hubble, les astronomes ont trouvé la première preuve de nuages ou brume dans l’atmosphère d’une exoplanète. Cette découverte donne une meilleure compréhension de la classe de planètes géantes que les astronomes appellent “Jupiters chaudes”.

La galaxie Messier 74 se trouve à plus de 30 million d’années lumière. Dans cette image prise par le télescope spatial hubble, les énormes bras de cette magnifique galaxie spirale se courbent dans l’espace, décorées par des nuages d’hydrogène roses et brillants dans la lumière pale et bleue de millions d’étoiles fraichement formées.

Nous vivons dans un Univers d’une taille inimaginable et d’une beauté presque incompréhensible. Comment la lumière de l’Univers est elle transformée en images, qui inspire des générations en rendant l’Univers vivant?

Cet épisode décrit le traitement “en fausses couleurs” d’images astronomiques et mentionne le , un complément de PhotoShop permettant de faire des images astronomiques à la maison.

Le téléscope spatial Hubble a pris une image spectaculaire de NGC 3603, une nébuleuse géante parmi les plus brillantes de la Voie Lactée. Située à 20'000 années lumière, NGC 3603 est un nid dans lequel des centaines de nouvelles étoiles sont nées “récemment”. C’est un endroit splendide pour l’étude de la naissance des étoiles.

En photographiant le “ciel ultra profond”, l’image des objets les plus lointains prise sur une portion de ciel vierge de toute étoile proche, les téléscope spatiaux Hubble et Spitzer ont combiné leurs forces pour découvrir neuf des galaxies les plus petites, ténues et compactes jamais découvertes dans l’ Univers.

Ces objets semblent indiquer que les galaxies les plus anciennes ont peu à peu fusionné pour former les galaxies actuelles, beaucoup plus grandes.

Le télescope spatial Hubble a découvert de magnifiques sections de la Nébuleuse du Voile (déjà mentionnée ), les restes dispersés d’une supernova qui a explosé il y a 5 à 10'000 ans. Ces nouvelles images montrent la magnifique et délicate structure résultant de cette explosion cosmique.

L’émission explique la vie mouvementée des étoiles et la création des éléments chimiques lourds dont nous sommes faits lors des supernova.

Hubble a founri une incomparable photo de la galaxie barrée la plus proche, NGC 1672. Cette image remarquable fournit une vue à haute résolution de la grande barre de cette galaxie, de son champ de nuages de formation d’étoiles et de ses bandes sombres de poussière interstellaire.

Galaxy Zoo : l'astronomie collaborative

Fri, 25 Apr 2008 00:00:00 +0000

Le téléscope Hubble a pris en 18 ans des milliers de photos sur lesquelles figurent des millions de galaxies en arrière plan, qui n’ont pas directement été visées. Le projet consiste à pour classer cette masse d’images de galaxies et repérer celles présentant des particularités méritant d’être observées de plus près.

Après inscription sur le site et un de quelques minutes, vous pourrez commencer à dire de chaque image qui vous sera présentée si elle correspond à :

une galaxie spirale, et si oui, à donner le sens de ses spirales
une galaxie elliptique (pas spirale)
des galaxies en interaction ou collision
une étoile ou autre objet non galactique.

Comme les mêmes images sont évaluées par plusieurs personnes, le programme fait des statistiques sur les réponses. Si presque tout le monde est d’accord, c’est classé. Si les gens donnent des réponses diverses, l’objet devient intéressant …

Si vous avez un moment à tuer, c’est plus constructif que de jouer au Solitaire, mais je dois bien avouer que c’est assez vite lassant. Il faudrait une idée pour transformer ceci en jeu amusant …

un festival de Galaxies

Fri, 25 Apr 2008 00:00:00 +0000

Le téléscope spatial Hubble fête ses 18 ans, l’occasion de revenir sur l’extraordinaire prises par ce satellite.

Affranchi des perturbations de l’ atmosphère, Hubble a en particulier obtenu des images de myriades de galaxies, nous permettant de comprendre la formation et l’évolution de ces nuages formés de milliards d’étoiles, petites gouttes de matière dans un Univers essentiellement vide.

image Hubble d’un minuscule bout de ciel noir vu de la terre, le “fond du ciel”. Chaque point est une Galaxie contenant des milliards d’étoiles.

On sait maintenant que les belles spirales qui décorent beaucoup de galaxies ne se forment, lentement, que si la galaxie n’est pas perturbée par une voisine. Car les galaxies se rencontrent parfois “brutalement” dans des “collisions” où les d’étoiles des deux se croisent, avec un risque infome de collision mais en créant des nuages de gaz qui donnent naissance à de nouvelles étoiles au sein de galaxies déformées.

Les images de sont peut être les plus spectaculaires :

la première, Arp 148 est magnifique et particulière : le jet blanc est une galaxie vue sur la tranche qui vient de traverser (en quelques millions d’années…) le centre de la galaxie bleue, presque perpendiculairement. Une “onde de choc” d’étoiles renforce la luminosité de l’extérieur la galaxie bleue:

Les collisions de galaxies sont assez fréquentes, et d’ailleurs notre Voie Lactée va connaitre une rencontre mouvementée avec Andromède dans les prochains milliards d’années. Tout est déjà simulé, ce qui évite d’attendre :

N’oubliez pas : le “nuage de gaz” est en fait formé de milliards d’étoiles …

SETI / METI : mais où est donc E.T. ?

Thu, 24 Apr 2008 00:00:00 +0000

Le projet (Search for ExtraTerrestrial Intelligence) écoute les signaux radio en provenance de l’espace depuis 1960, à la recherche de messages envoyés par des extra terrestres. Pourquoi ne reçoit-on rien ? Voici un petit tour des raisons possibles :

La fameuse pourrait contenir de très petits facteurs, ayant pour conséquence qu’il n’y ait qu’une civilisation intelligence dans la Voie Lactée , nous, voire quelques autres mais qu’elles sont trop loin pour les capter.
Le dernier facteur de Drake est particulièrement intéressant, celui concernant la durée de vie moyenne d’une civilisation capable de communiquer à travers l’Univers. Certains pessimistes (comme …) imaginent que cette durée puisse être courte en raison d’une tendance à l’autodestruction.
Les optimistes auraient plutôt tendance à penser que les progrès rapides de la technologie rendent les ondes radio rapidement obsolètes comme moyen de communication. Nous sommes incapables actuellement de capter des flux de neutrinos modulés ou d’extraire des photons par exemple, et nous ne soupçonnons pas que l’explosion d’une supernova puisse être l’oeuvre d’une civilisation de , encore moins qu’une fasse juste pour dire bonjour…
Peut-être que les civilisations réellement intelligentes n’émettent pas. Et c’est une question très importante : a-t-on intérêt à envoyer des signaux dans l’espace ? Pour le professeur Alexander L. Zaitsev, SETI n’a pas de sens sans son projet (Messaging to Extra-Terrestrial Intelligence) qui a déjà effectué plusieurs puissantes émissions de signaux vers les étoiles. D’autres comme l’auteur de science fiction David Brin car elle révèle la position d’une planète habitable à des ennemis potentiels. (Je partage ce point de vue, en le fondant sur mon ) La question a été suffisamment importante pour que l’ International Academy of Astronautics mette au point en 2005 l’ , qui définit une échelle de risque de 1 à 10 en fonction de la puissance d’émission et de la nature du message. L’idée est que des autorités politiques internationales devraient autoriser l’émission de messages risqués, notamment la réponse à un message reçu.

Sources:

“ ”, 2008, Centauri Dreams
, “ …Or How SETI has Taken a Worrisome Turn Into Dangerous Territory “, 2006
Larry Klaes, “ , 2008, Astrogator’s Logs

Ca c'est du trou noir, du vrai !

Fri, 18 Apr 2008 00:00:00 +0000

Au centre de notre Galaxie, la Voie Lactée, se trouve un qui pèse comme 2.7 millions de Soleils, et parmi les on vient d’en trouver un , lourd comme 3.6 Soleils seulement. Avant que nous dévore tous (arf!) voici des nouvelles d’un vrai monstre : OJ287.

OJ287 est un , une galaxie très lointaine (3.5 milliards d’années lumière) dont le cœur est extrêmement lumineux, ce qui fait qu’on l’observe depuis plus d’un siècle. Or, approximativement tous les 12 ans, sa luminosité augmente en produisant deux flashes successifs.

En 1980, l’équipe finlandaise de Mauri Valtonen a proposé une explication au phénomène : OJ287 serait composé de deux trous noirs, l’un de 100 millions de masses solaires, soit 40 fois plus que . Et celui là, ce serait le petit : il tournerait autour d’un autre, de 18 milliards de Soleils ! Les flashes se produiraient lorsque le petit traverserait par deux fois le disque d’accrétion du grand, comme illustré sur la figure ci-contre.

Le disque d’accrétion, c’est de la purée de matière en orbite à la vitesse de la lumière autour du trou noir, une sorte de LHC naturel avec des étoiles à la place des protons, si vous voulez vous faire une idée …

Tout ceci n’aurait été que pure spéculation si les finlandais n’avaient pas prédit la date des prochains flashes : le 13 septembre 2007. Et à cette date, des dizaines de téléscopes autour de la Terre ont enregistré le phénomène, validant du même coup beaucoup de choses:

Les masses du duo de trous noirs : OJ 287 est le plus gros jamais mesuré, 6x plus lourd que le numéro 2.
La théorie de la relativité. Albert avait expliqué la mystérieuse précession de l’ de 0.1 degré par siècle, et ici les mêmes équations se sont révélées absolument parfaites et valables pour un objet monstrueux dont l’orbite se décale de 39 degrés par période de 12 ans !
L’émission d’ondes gravitationnelles. Avec les instruments les plus sensibles actuellement, on a toujours pas réussi à mesurer ces ondes prévues par la Théorie, faute de phénomènes impliquant des masses importantes à portée de main. Or Valtonen a pu calculer que si OJ 287 ne dissipait pas d’énergie sous forme d’ondes gravitationnelles, les flashes se produiraient 20 jours plus tard.

Observation, Hypothèse, Validation expérimentale : ça c’est de la Science ! Avec du rêve en prime. J’attends avec impatience des images de synthèse qui montreraient à quoi ressemble le feu d’artifice vu de moins loin.

Sources:

\[altmetric arxiv="1112.1162" float="right"\]Mauri Valtonen, Stefano Ciprini “OJ 287 binary black hole system”, 2011, \[astro-ph.HE\]

sur Techno-Science
, Laurent Sacco,

Cassini va fonctionner 2 ans de plus

Wed, 16 Apr 2008 00:00:00 +0000

Bonne nouvelle : la sonde Cassini qui nous a déjà apporté une myriade d’informations et de magnifiques photos de Saturne et de sa banlieue (voir , , et encore va fonctionner encore 2 ans.

Sa mission initiale s’achève cet été, mais elle est en tellement bon état que la NASA a décidé de la faire repasser près de Saturne et 4 de ses satellites Titan, Encelade, Dioné, Rhéa et Hélène, représentés sur le photo montage ci-dessous.

Après les océans, les volcans et les geysers, les chaines montagneuses et les cratères bizarres déjà trouvés sur ces astres si lointains, quelle merveilles nous surprendront encore ? Une chose est sure, j’en parlerai ici.

Une info intéressante sur Cassini : si elle fonctionne encore, c’est entre autres grâce au qui produit de l’électricité à partir de la radioactivité “naturelle” du plutonium. Le principe est simple, et l’appareil aussi : c’est un gros thermocouple chauffé par le plutonium à un bout et refroidi (activement ?) à l’autre.

Ca produit 200W pendant 50 ans, puis 100W pendant des siècles, et on est très contents que ça ne nous soit pas retombé sur la tête au lancement…

Des p'tits trous noirs

Wed, 02 Apr 2008 00:00:00 +0000

“Chuis le poinçonneur galactique … j’fais des trous, des trous noirs, … , des trous d’seconde classe … "

Le petit dernier s’appelle XTE J1650-500 et a la bonne idée de tourner autour d’une autre étoile pas trop loin dans notre Voie Lactée, ce qui a permis de déterminer sa masse : 3.6x celle du Soleil seulement, ce qui en fait le plus petit trou noir connu. C’est intéressant pour vérifier expérimentalement la qui fixe théoriquement à 3.3 masses solaires la limite entre étoile à neutron et trou noir.

Les petits trous noirs ont aussi un “effet de marée” plus intense que les grands : la force d’attraction varie énormément avec la distance, ce qui fait par exemple que vos pieds seraient attirés beaucoup plus fortement que votre tête en passant à proximité, donc que tout en tombant vers le trou noir, vous seriez étiré en forme de spaghetti …

source : article agrémenté de cette belle vue d’artiste, hélas peu relativiste.

Sursaut Gamma : la folie céleste

Fri, 21 Mar 2008 00:00:00 +0000

A l’oeil nu, on peut voir à 3 Millions d’années lumière, et dans des conditions exceptionnelles. à 12 Millions d’années lumière. Ces sont les les plus proches de notre Voie Lactée, comportant chacune des milliards d’étoiles.

Or il y a deux jours, un astre situé à 7.5 Milliards d’années, donc 1000 fois plus loin, a été visible à l’oeil nu pendant 4 minutes ! GRB 080319B a alors brillé 2.5 millions de fois plus fort qu’une étoile explosant en , elle-même aussi brillante qu’une galaxie entière. (source: ) L’événement a même été : c’est le petit point apparaissant au centre de l’image ci-contre.

Le 080319 dans le nom peu poétique de ce phénomène, c’est la date à laquelle il est apparu : 19 mars 2008. GRB c’est pour “Gamma Ray Burst”, car il a en fait été détecté par le satellite “Swift”, spécialement conçu pour détecter les “ ”, ces phénomènes extrêmement violents et mystérieux. Et B, c’est parce que c’était le second détecté ce jour là.

Car le plus étonnant, c’est que les sursauts gamma ne sont pas rares. Les premiers ont été détectés en 1969 par des satellites militaires chargés de repérer des explosions nucléaires, produisant assez de rayons gamma pour produire des tumeurs à quelques kilomètres à la ronde. Or les satellites détectent en moyenne une fois par jour (!) des explosions produisant le même rayonnement depuis l’espace.

Les chercheurs se sont vite aperçus qu’ils provenaient de toute la sphère céleste, donc pas de notre Galaxie mais d’autres galaxies très lointaines. Actuellement, on estime qu’une étoile sur 10'000 meurt en causant un sursaut gamma (une hypothèse de mécanisme est décrite ). Lorsqu’on sait qu’une étoile par jour meurt dans une galaxie comme la Voie Lactée, il n’y a qu’un suraut gamma tous les 30 ans dans notre galaxie en moyenne, mais ils rayonnent si fort que nous détectons chaque jour ceux arrivant dans les 10'000 galaxies voisines.

Un sursaut gamma trop proche de nous stériliserait la planète en quelques secondes. Certains pensent que c’est ce qui s’est presque produit il y a 450 millions d’années : l’extinction massive de l’ordovicien serait due à une “ ” un peu trop proche. Ca ne devrait pas se reproduire “prochainement”, la prochaine supernova proche prévue, , est heureusement suffisamment loin.

Galaxie Spirale et Séquence Principale

Fri, 08 Feb 2008 00:00:00 +0000

Suite à , je m’étais lancé dans la réalisation d’une en temps réel basée sur .

L’idée était principalement d’illustrer le fait que les bras spiraux des galaxies ne tournent pas : se sont des “ondes de pression” dans lesquels la densité d’étoiles est plus élevée qu’ailleurs en raison du fait que les étoiles suivent “en moyenne” des orbites elliptiques décalées, comme illustré sur le graphique ci-contre, où les spirales apparaissent clairement.

Je viens de réaliser une nouvelle version de cette simulation que vous pouvez et exécuter sur votre propre PC (doté d’une carte 3D décente) pour voir 15'000 étoiles tourner devant vos yeux ébahis:

A noter qu’à ma connaissance c’est la seule simulation de Galaxie en temps réel qui révèle les bras spiraux. Ceci est possible car on ne simule pas la physique de la gravitation, mais seulement la géométrie en résultant.

Vie et mort des étoiles

Dans cette nouvelle version , j’ai commencé à implanter un autre phénomène fascinant : le cycle de vie des étoiles. Comme expliqué dans , les étoiles naissent au rythme d’une par jour (!) dans la Voie Lactée, principalement dans les bras spiraux. Puis elles vieillissent et meurent (une par jour aussi !) après n’avoir effectué que quelques tours de la Galaxie. Pour visualiser ceci “à l’échelle” dans ma simulation, j’ai fait le calcul suivant :

ma galaxie contient environ 10^6 x moins d’étoiles qu’une galaxie spirale réelle (je veux un processeur 10'000'000 de fois plus puissant !)
mais elle tourne environ 10^13 x plus vite
donc les étoiles de ma simulation doivent naitre et mourir 10^(13-6) soit 10'000'000 x plus souvent qu’une fois par jour, ce qui fait 116 x par seconde !

La séquence principale

La vie des étoiles se déroule de gauche à droite dans le diagramme ci-dessous:

Les étoiles supergéantes ( ) naissent bleues. Après une vie brève passée à briller 10'000x plus que le Soleil, elles deviennent rouges et meurent brutalement en , brillant comme des millions de soleils pendant quelques heures et laissant une étoile à neutrons, un voire un au centre d’une

Les étoiles naines restent toute leur longue vie bleues/blanches et jaunissent en s’éteignant lentement. 10'000x moins lumineuses que le Soleil, elles deviennent des naines brunes pratiquement invisibles.

La plupart des étoiles, dont le Soleil, suivent la “séquence principale” : elles naissent bleues et lumineuses, et meurent rouges, tout en devenant 1 milliard de fois moins lumineuses qu’au début.

Dans mon programme, je considère pour l’instant que toutes les étoiles suivent la séquence principale. Je simule le vieillissement en regroupant les étoiles en 6 étapes de la séquence. Il y a aussi une étape 0 “nébuleuse” qui correspond au gaz qui forme une étoile jeune et qui résulte de la mort de l’étoile vieille, ce qui permet de définir un cycle. Pour des raisons techniques et pour correspondre à la réalité, le nombre d’étoiles à chaque étape doit rester le même. La simulation permute donc 7 “étoiles” choisies au hasard dans chacune des étapes : une nébuleuse prise au hasard devient une bleue de type O5, une bleue O5 prise au hasard devient BO et ainsi de suite jusqu’à une étoile de type M0 prise au hasard, qui meurt pour donner une nébuleuse.

Ainsi les étoiles vieillissent, mais pas toutes à la même vitesse, ce qui est conforme à la réalité.

Prochaines étapes:

rendre les transitions de couleur plus douces
faire naître les étoiles dans les bras spiraux : c’est là que ça se passe en réalité car les nébuleuses y sont “comprimées”
simuler la trajectoire des étoiles du noyau galactique en 3D. permettre de varier la taille du noyau pour faire des galaxies elliptiques
trouver comment faire des galaxies spirales “barrées”

Références

On est peu de chose...

Fri, 01 Feb 2008 00:00:00 +0000

Entre deux dossiers sur la ratatination des spermatozoïdes par les téléphones portables, ce cher ServumPecus tourne la tête vers les étoiles de temps en temps et trouve des choses magnifiques comme :

Jupiter, c’est grand par rapport à la Terre

Le Soleil, c’est grand par rapport à Jupiter, et énorme par rapport à la Terre

Arcturus est une grande étoile, par rapport au Soleil. Elle est énorme par rapport à Jupier et colossale par rapport à la Terre.

Les géantes rouges comme Bételgeuse ou Antarès sont très grandes par rapport à Arcturus. Enormes par rapport au Soleil. Colossales par rapport à Jupiter. Et incroyablement monstrueuses par rapport à la Terre. Elles ne sont pas tellement loin (500 années lumières) mais c’est assez pour les ramener à la taille de petits points dans le ciel noir.

Mercure : de Mariner à Messenger

Sat, 19 Jan 2008 00:00:00 +0000

est la planète la plus proche du Soleil, et, bien qu’elle soit beaucoup moins éloignée de nous que Jupiter, elle a n’a été visitée par des sondes automatiques que 2 fois : par “ ” en 1974 et par “ ”, qui vient d’y faire un premier passage et se mettra en orbite autour de cette petite planète pour la scruter en détail en 2011.

Les photos déjà prises par Messenger ravissent les spécialistes, mais pour le néophyte elles ne montrent pas beaucoup plus que celles fournies par son ancètre : Mercure est littéralement criblée de cratères de toutes tailles:

Ce qui me parait plus intéressant, c’est la complexité de la trajectoire de Messenger, représentée sur le graphique ci dessous (cliquer dessus pour l’agrandir) :

Ca parait paradoxal, mais il est plus difficile de se mettre en orbite autour de Mercure que de Jupiter par exemple, pour deux raisons :

Lancée depuis la Terre, la sonde tourne autour du Soleil à peu près à la même vitesse que notre planète, soit 29.78 km/s. Il faut la freiner énormément pour la faire “tomber” en direction du Soleil, et de puissants moteurs ne sont pas suffisants pour ceci. Si on part vers Jupiter, il “suffit” d’accélérer un peu et d’être patient.
Mercure étant une petite planète, son attraction est trop faible pour capturer une sonde qui passerait par là. Il faut en réalité mettre Messenger en orbite autour du Soleil sur la même orbite que Mercure à un pouième près pour que Messenger se mettre à orbiter autour de Mercure, qui tourne autour du Soleil beaucoup plus vite que la Terre, à 47,36 km/s

Pour se retrouver sur la bonne orbite, Messenger doit exploiter “à l’envers” l’effet de fronde habituellement utilisé pour propulser les Voyager, Cassini et autres explorateurs des planètes extérieures. Faute de planètes massives (Jupiter est une excellente fronde pour aller vers Saturne et au delà), Messenger est repassée près de la Terre en 2005, un an après son lancement, puis près de Vénus en 2006 et 2007, et vient donc de passer pour la première fois près de Mercure. Mais l’orbite de Messenger est encore très elliptique et l’emmènera presque jusqu’à celle de Venus. Il faudra encore deux passages près de Mercure en octobre 2008 et fin septembre 2009 entrecoupés d’utilisations bien pensées des moteurs (notés “DSM” sur le graphique) pour arriver au but : le 18 mars 2011, Mercure aura un satellite doté de nombreux instruments de mesure.

Source :

Les plus belles images de Cassini

Thu, 10 Jan 2008 00:00:00 +0000

le a permis aux fans de la sonde Cassini (dont je suis) de voter pour les plus belles images prises par cet .

Le premier prix a été décerné à cette incroyable image déjà mentionnée :

Saturne éclairée en arrière plan par le Soleil . La Terre est un petit point visible à travers les anneaux! (cliquez sur l’image pour l’agrandir)

Dans la catégorie “noir & blanc” : deux images magnifiques, dont celle de Titan dans le plan des anneaux semble sortie d’un film de science fiction

Côté vidéo, le survol de arrive juste derrière une traversée du plan des anneaux que je trouve personnellement moins bien

\[youtube DYvITG\_TDfE\]

Meilleures photos astronomiques 2007

Thu, 13 Dec 2007 00:00:00 +0000

: le blog et il y a une fois encore des merveilles.

Arp 87 est une paire de Galaxies en interaction, photographiée par Hubble, et disponible en plein de résolutions différentes :

Deux lunes de Jupiter, Europa et Io, photographiées d’un coup d’un seul par la en route pour Pluton (arrivée en 2015…). Io a des volcans très actifs, dont l’un crache dans l’espace des volutes bien visibles :

En ce qui me concerne, je trouve la magnifique et je comprends que Bad Astronomy l’ait choisie comme meilleure photo astronomique 2007, mais personnellement, ma préférée c’est la nébuleuse de la Voile:

Maintenant, pour une fois, faites ce que je vous dis sans poser de question : suivez n’importe où sur cette fantastique photo prise avec une caméra ce fantastique montage de photos totalisant plus d’un ! Oui oui, chaque point est une étoile !

Saturne : le Poster

Mon, 03 Dec 2007 00:00:00 +0000

Dans je vous offre la video “ regroupant les meilleures images de la banlieue de Saturne prises par la sonde Cassini. Le poster correspondant est dorénavant disponible en résolution 11560 x 7708 si vous disposez d’une imprimante grand format, et ci-dessous au format 2890x1927, bien assez pour faire un magnifique fond d’écran :

Terre by Night

Sat, 17 Nov 2007 00:00:00 +0000

La sonde Rosetta en route pour la comète “Churyumov-Gerasimenko” vient de repasser près de la Terre en prenant cette magnifique image de notre planète, avec ses villes illuminée :

Dans les commentaires de l’article un fan de Google Earth explique comment visualiser la même image à partir de photos prises par la NASA :

utiliser spécialement préparé par ses soins
sélectionner la couche Galerie/Nasa/Earth City Lights

On obtient l’image “langue au chat” suivante, car moins noire elle permet de retrouver ses repères géographiques :

Si vous n’aviez pas vu l’Afrique, c’est normal : elle est noire … ou très économe en énergie, au choix.

Analemme

Tue, 16 Oct 2007 00:00:00 +0000

Aujourd’hui Dr. Goulu vous permet d’étendre votre vocabulaire : l’ est la courbe décrite dans le ciel par la position du Soleil à midi au cours d’une année.

Voici une photo d’analemme obtenu par en Turquie en réalisant et superposant une photo par semaine, dont une pendant l’

Cassini Forever

Mon, 15 Oct 2007 00:00:00 +0000

Après mon j’avais encore plein de choses à dire et à montrer. Par exemple que le de la mission regorge d’informations passionnantes, comme un de tous les événements passés et à venir. On y voit que Cassini en est à 50 orbites autour du système de Saturne, et qu’elle visite environ 3 satellites à chaque tour, et qu’il y a encore 23 orbites prévues jusqu’en juin 2006, de quoi fournir encore quelques milliers d’images fantastiques.

Ces images arrivent sur le site et sont disponibles quasiment en temps réel. Une de films et photos vient d’y être publiée pour le 10 ème anniversaire du lancement. Elle contient par exemple mon nouveau fond d’écran (encore…), en tout petit ci-contre mais que vous pouvez obtenir en 2312x1424

Mais le top, c’est le film “ ” qui regroupe les images les plus spectaculaires de Saturne en l’honneur du 64ème anniversaire de Paul McCartney. Une bande son faites avec 24 chansons des Beatles était prévue, mais l’industrie du disque a encore frappé, alors je vous mets la version “dans l’espace personne ne vous entend crier”:

Cassini-Huygens : 10 ans de rêve

Sun, 14 Oct 2007 00:00:00 +0000

La sonde a été lancée il y a exactement 10 ans. Après , elle se met en orbite autour de Saturne et le jour de Noël 2004.

Huygens se pose sur Titan en transmettant des images de la descente vers le plus grand satellite de Saturne. Titan devient ainsi l’astre le plus lointain sur lequel un objet construit de la main de l’homme se soit posé.

Cassini continue à tourner autour de Saturne en fournissant une moisson incroyable d’informations et d’images fantastique, comme la !

Plus récemment, c’est la lune qui reçoit la visite de la sonde Cassini. Cet astre a deux particularités très étranges:

un bourrelet qui forme un chaine de très haute montagnes tout autour de son équateur, dont j’ai déjà parlé ici
une surface de deux couleurs très différentes que l’on , mais qui produit des photos magnifiques :

Cassini a également permis de découvrir des geysers sur Encelade, qui crachent dans l’espace de l’eau et des “traces de matière organique” qui permettent de penser qu’un océan chaud et peut-être “vivable” se cache sous la banquise de glace fissurée qui couvre la planète (plus d’infos ).

Panaches de vapeur d’eau d’Encelade

Cassini va encore produire des résultats extraordinaires pendant plusieurs mois au moins, et rejoindra ainsi la longue liste des missions d’exploration de notre Système Solaire par des sondes automatiques, qui ont fourni 99,99% de nos connaissances sur le sujet.

Le 0.01% restant, ce sont les cailloux ramenés par les astronautes de la Lune dans les années 1970, missions affreusement chères et horriblement risquées que certains voudraient répéter pour aller planter un drapeau …

Fond d'écran recyclé

Fri, 28 Sep 2007 00:00:00 +0000

Mon nouveau fond d’écran est cette superbe image de la

Il s’agit des restes d’une étoile qui a explosé en supernova, ajoutant un point dans le ciel de nos ancêtres alors qu’ils taillaient des silex. Comme on le voit, les gaz expulsés par l’étoile ont perdu la juste après la méga-pétée, et ont commencé à se contracter en filaments, et en zones plus denses qui vont devenir de jeunes étoiles lorsque les dauphins tailleront des silex.

Au centre de l’image, en noir sur fond noir se trouve le résidu de l’étoile défunte . C’est un petite sphère de neutrons lourde comme plusieurs fois le Soleil et tournant sur elle-même en 8 secondes, donc assez lentement pour un pulsar. Cet astre est doté d’un champ magnétique si fort que si le Soleil avait le même, votre disque dur serait effacé instantanément, et si la Lune avait ce champ, votre fourchette décollerait de votre assiette pour percuter la Mer de la Tranquilité à la vitesse de la lumière !

Dieu a du juste avant de créer les supernovas …

Qui veut voyager loin ionise sa sonde

Fri, 28 Sep 2007 00:00:00 +0000

a été lancée par une grosse fusée exerçant une poussée de plusieurs tonnes pendant quelques minutes. Elle va continuer sa très longue route vers Vesta et Cérès grâce à un qui exercera pendant des années une poussée de quelques grammes seulement.

réalisée par l’ESA (Agence spatial européenne) compare deux sondes de même masse et avec la même quantité de carburant, l’une propulsée par fusée et l’autre par un moteur ionique :

Le résultat est sans appel : à partir d’une distance de 5 millions de kilomètres, la bonne vieille fusée est battue à plate couture. Avec une accélération constante et du temps, on peut …

Les moteurs à ions ont été imaginés dans les années 1960 : il s’agit en fait d’accélérer des noyaux d’atomes (du xénon, je ne sais pas pourquoi) dans un champ électrostatique. Le moteur fonctionne donc à l’électricité, et comme il n’utilise qu’une puissance raisonnable de l’ordre du kilowatt, des panneaux solaires suffisent.

Il y a déjà eu plusieurs tests et vols d’essai de moteurs ioniques, mais Dawn est la première mission longue distance à l’utiliser. Bon vol !

Vue d’artiste de Dawn dans les astéroïdes. Notez le joli jet d’ions bleuté

Cassini redécouvre Japet

Fri, 14 Sep 2007 00:00:00 +0000

La sonde Cassini qui explore les environs de Saturne vient de passer très près de Japet, une petite lune de 1436 km de diamètre seulement Cassini (la sonde) vient d’y découvrir une particularité unique dans le Système Solaire : un bourrelet de près de 20km de haut suit parfaitement l’équateur de Japet sur tout son pourtour, lui donnant une allure de noix spatiale.

Il ne reste plus qu’à expliquer la formation de cette crête. Deux théories sont déjà en course :

la rotation de Japet aurait brutalement ralenti lors de sa formation,
ce serait les vestiges d’un anneau entourant Japet lors de sa formation et qui serait tombé sur l’astre

Sources :

sur Techno-Science
sur Techno-Science

Voir aussi :

sur “ ”, l’incroyable photo de Saturne prise par Cassini où l’on voit la Terre à travers les anneaux

Galaxies, Fenêtres sur l’Univers

Mon, 23 Jul 2007 00:00:00 +0000

Dévoré l’excellent . Les progrès de l’astrophysique dans la compréhension des Galaxies sur les 20 dernières années sont stupéfiants, et les conséquences sur la compréhension de la structure de l’Univers sont … mesmérisantes ! (je cherchais un mot encore plus fort que “stupéfiantes”, et en plus Google va aimer…)

En fait, l’étude des galaxies n’arrête pas de remettre en question nos certitudes:

Entre 1920 et 1930, Hubble confirme ce que le philosophe Emmanuel Kant avait postulé en 1755 déjà : de nombreuses “nébuleuses” observées sont en fait des “univers-îles” formées de milliards d’étoiles tout comme la “Voie Lactée” à laquelle nous appartenons. Comme à l’époque de Galilée, nous sommes remis à notre place : un endroit quelconque d’un Univers gigantesque.
Puis Hubble comprend la signification de ce que Vesto Slipher avait mesuré depuis 1910 : les galaxies s’éloignent de la notre d’autant plus vite qu’elles sont loin : l’Univers est en expansion, et donc a été à un certain moment extraordinairement dense avant de se dilater au cours du Big Bang. Einstein constate qu’il a fait “la plus grande erreur de sa vie” en fixant la valeur de la “constante cosmologique” qui apparaissait dans ses équations de façon à ce que l’univers soit obligé d’être en équilibre immuable. En fait c’est l’idée d’un Univers éternel, voire même d’un Univers créé qu’il n’a pas pu remettre en question.
Il y a quelques années, la grande question était d’expliquer la forme des galaxies, et en particulier les spirales. Normalement, les étoiles situées près du centre galactique devraient tourner autour de lui beaucoup plus vite que les étoiles de la périphérie, et les bras devraient s’enrouler en faisant beaucoup de tours au point de devenir invisibles.

En fait, ce sont des “ondes de densité” d’étoiles qui provoquent la structure spirale. Comme je n’ai pas retrouvé sur internet les illustrations très claires de l’article, j’en ai refait une. Vous voyez les spirales ? Elles ne sont pas dessinées, mais provoquées par la proximité d’ellipses légèrement décalées les unes par rapport aux autres, et c’est justement le long de trajectoires de ce type que des milliards d’étoiles gravitent autour de leur Galaxie : les bras spiraux ne sont que des régions où il y a momentanément une plus grande densité d’étoiles.
Il y a tellement d’étoiles dans une Galaxie (1000 milliards dans la Voie Lactée !) et les distances entre elles sont telles qu’il vaut mieux considérer une galaxie comme du gaz où les étoiles seraient des atomes qui s’attireraient mutuellement, et raisonner en termes de densité comme ci-dessus plutôt que de s’intéresser à la position de chaque étoile. On s’est aperçu que les simulations effectuées en ordinateur ne correspondaient pas à la réalité car il manquait de la masse : les étoiles ne sont pas suffisantes pour constituer une Galaxie qui “tourne rond”. La “masse manquante” a été partiellement découverte:
1. Dans le trou noir central qui habite chaque Galaxie. Celui qui se tapis au centre de notre Voie Lactée : il pèse autant que 3'000'000 de Soleils, c’est donc un petit comparé à ceux trouvés dans d’autres galaxies, et un trou très noir et inactif comparé à ceux qui propulsent des milliards de tonnes de gaz par jour (ou par seconde?) à la vitesse de la lumière dans l’espace inter galactique
2. Dans le gaz. Entre les étoiles d’une Galaxie, on trouve une dizaine d’atomes d’hydrogène par mètre cube d’espace. Presque rien. Mais “presque” multiplié par un volume titanesque de vide, ça fait des millions de masses solaires d’hydrogène et autres gaz qui remplissent la Galaxie. Expulsé par les étoiles mourantes, ce gaz s’agglomère en nébuleuses comme où il donne naissance à de nouvelles étoiles (voir plus bas)
3. Dans la . D’une nature mystérieuse, elle a pratiquement été “inventée” pour correspondre aux observations astronomiques. Elle devrait former un halo autour des galaxies, mais n’interagit avec rien autrement que par gravité… Découvrir ce qui se cache derrière cette notion est l’un des grands challenge de la physique du XXIème siècle.
Petit calcul : 1'000 milliards d’étoiles qui brillent pendant environ 3 milliards d’années en moyenne (le Soleil brille depuis 5'000'000'000 d’années et en a encore 5'000'000'000 à vivre parce que c’est une petite étoile, mais les grosses étoiles crament en moins d’un milliard d’années), ça fait qu’en moyenne une étoile s’éteint chaque jour dans notre Galaxie ! Puisque quelques étoiles fossiles rougeoient depuis 12 milliards d’années, les autres auraient du s’éteindre depuis longtemps. Conclusion : les Galaxies agissent comme des recycleuses d’étoiles, et la Voie Lactée allume environ une nouvelle étoile par jour aussi ! incroyable, non ?
Une Galaxie est donc à une bulle de gaz qui se condense en un brouillard vaporeux d’étoiles, orbitant autour d’un trou noir minuscule mais horriblement lourd, le tout baigné dans un halo sombre et mystérieux. Tout ça serait encore assez passif et peu intéressant s’il n’y avait pas des collisions de Galaxies ! Tous les quelques milliards d’années, la Voie Lactée avale des étoiles d’une Galaxie naine passant par là, tout en créant de terribles ondes de choc dans le gaz intergalactique (au lieu de 10 atomes par m3, il y en a soudain 20 !), ce qui suffit à créer des étoiles par millions et à rajeunir les deux galaxies, qui finissent par fusionner parfois. Voici à quoi va ressembler la rencontre de la Voie Lactée avec la Galaxie d’Andromède dans 2 milliards d’années: \[youtube dJRc37D2ZZY\]Rappelez-vous que les petits nuages bleus sont constitués de millions d’étoiles…
Si les collisions de Galaxies ne sont pas rares, c’est qu’elles sont regroupées en amas, eux mêmes regroupés en superamas gigantesques qui semblent s’être formés le long de filaments ou la matière s’est concentrée juste après le Big Bang.

L’Univers est non seulement incroyablement gigantesque, mais l’image selon laquelle il se dilue dans le néant en se refroidissant irrévocablement depuis le Big Bang est pessimiste. Il y l’air doté de mécanismes capables de produire pratiquement sans fin du neuf à coups de cataclysmes titanesques ou de subtils échanges s’étalant sur des milliards d’années.

A croire que la Création est loin d’être finie…

le trou noir central de la Voie Lactée révélé

Tue, 26 Jun 2007 00:00:00 +0000

Je suis certain d’en avoir déjà parlé, mais c’était il y a trop longtemps (2003) donc sur un vieux blog perdu… On avait détecté à l’époque une étoile qui se déplaçait très vite dans la région du centre de notre Galaxie, ce qui avait permis de suspecter qu’une source de rayons radio appelée était le trou noir (donc invisible) central de notre Galaxie.

Après 10 années d’observation avec les plus puissants télescopes disponibles actuellement, on a pu réaliser cette fantastique animation de cette zone :

L’étoile “S2” qui décrit l’orbite rapide pèse 15 fois plus lourd que le Soleil et parcourt en 10 ans une orbite de 2 jours-lumière de diamètre seulement, donc à la vitesse de 5000 km/s, soit 200x plus vite que la Terre autour du Soleil, ou encore 2% de la vitesse de la lumière !

Pour orbiter aussi vite, il faut qu’un objet invisible de 2.7 millions de masses solaires l’attire, et sa position est “pile-poil” sur l’invisible Sagittaire A!

Parcours Etranges

Wed, 06 Jun 2007 00:00:00 +0000

Le blog “ sous-titré “Physique, calcul et philosophie” est l’un de mes préférés peut-être parce qu’il cause de certaines choses que l’on trouve aussi sur Dr. Goulu comme:

“ ” sur les
le prodigieusement complet et bien documenté article intitulé “ ” qui décrit par le menu diverses solutions au voyage interstellaire, parmi lesquelles le voyage à vitesse relativiste décrit dans ma nouvelle “ ”. “Gilgamesh”, tu peux écrire un bouquin sur la base de ton article, j’achète.
De magnifiques photos d’astronomie comme celle-ci qui sert de bannière à

[

](/?attachment_id=251 “Galaxie M104 (Sombrero) en lumière infrarouge”)

Système solaire "au complet"

Thu, 24 May 2007 00:00:00 +0000

Sur ce beau poster on peut voir

(cliquer dessus et patienter pour une image 10x plus grande…)

Entre autres, on comprend mieux que le statut de planète de Pluton ait été contesté : notre Lune + 6 lunes de Jupiter et de Saturne sont nettement plus grosses.

Animations astronautiques

Sun, 13 May 2007 00:00:00 +0000

Trouvé par hasard cette (Agence spatiale européenne) montrant de façon visuelle et didactique quelques aspects de la “conquête” spatiale comme:

l’utilisation de l’ (“slingshot”) pour accélérer des sondes spatiales en les faisant passer très près des planètes (“fly bys”). J’y apprends qu’il est plus difficile d’aller vers Mercure que vers Saturne!
L’avantage des sur les fusées chimiques pour des sondes devant aller loin. Leur poussée, donc l’accélération, est plus faible, mais avec la même masse de carburant ils donnent une vitesse largement supérieure à la fin de l’impulsion
La position actuelle et la trajectoire de sondes comme , lancée en 2004 pour visiter une comète en 2014, ou qui a rejoint Saturne dont elle a fait d’ .
Et d’autres

Compte à rebours stellaire

Wed, 09 May 2007 00:00:00 +0000

L’explosion d’étoile la plus violente jamais mesurée a été annoncée hier. Une géante rouge supermassive, 150 fois plus lourde que le Soleil a explosé dans la Galaxie NGC 1260, située à 240 millions d’années-lumière. La SN2006gy est devenue plus brillante que le noyau de cette galaxie, environ 50 millions de fois plus brillante que le Soleil pendant plus de 3 mois, et a ainsi battu le record de luminosité de toutes les supernovas enregistrés jusqu’ici. Plusieurs supernovas sont détectées chaque année dans les galaxies distantes, une poignée par millénaire seulement dans la Voie Lactée:

- observée par les Chinois
- la plus brillante observée sur Terre durant les temps historiques.
- ses restes forment la
- moins connue
- observée par , dont le livre De Nova Stella sur le sujet donna le mot « nova »
- observée par (parfois appelée étoile de Kepler), c’est la dernière supernova à avoir été observée dans notre Galaxie

quelques autres depuis:

a du exploser vers 1680 et aurait normalement pu être observée sur Terre. On ne sait pas pourquoi personne ne l’a vue.
- visible à l’œil nu dans la très voisine de la nôtre
- observée dès le début dans le .
- décrite au début de cet article

La prochaine sera très probablement “Eta Carina” une géante rouge supermassive située dans . Cette étoile crache de la matière depuis quelques années, signe qu’elle atteint la fin de sa courte vie (plus une étoile est grosse, plus elle brûle vite : les étoiles de cette taille ne vivent pas plus longtemps qu’un million d’années, contre des milliards pour notre petit Soleil) Les astronomes sont donc en train de braquer leurs instruments sur Eta Carina pour assister “bientôt” à ce qui pourrait devenir le plus fabuleux spectacle spatial de tous les temps. (“bientôt” c’est entre “demain” et “dans quelques siècles”, mais probablement pas des millénaires)

Parce que j’ai gardé le meilleur pour la fin : Eta Carina n’est qu’à 7500 années lumières d’ici. Juste assez loin pour que son explosion soit bien visible la Terre, peut-être même plus lumineuse que le Soleil, mais pas assez près pour que nous soyons grillés par les particules émises et notre Soleil soufflé comme une bougie par l’onde de choc. Bonne nouvelle, non ?

Plus froid que l'espace

Wed, 09 May 2007 00:00:00 +0000

L’annonce du m’a rappelé une anecdote sympa.

Alors que j’étais jeune assistant à l’Institut d’Automatique, un chercheur de l’Institut de Physique débarque en demandant un coup de main pour un problème de “régulation de température”. Le prof, pensant à un simple problème du genre thermostat de chauffage central l’envoie au débutant : moi.

Là le gars m’explique qu’il essaie de régler la température d’un récipient autour de 0.1 degré Kelvin (-273°, à peine au dessus du …) ! Son utilise la différence de comportement de deux isotopes de l’hélium (He3 et He4) à ces températures pour refroidir encore plus, par un phénomène que je n’ai toujours pas compris…

Bref, on discute un peu de la dynamique très spéciale de son système et de la méthode de réglage ad-hoc, puis on va manger un morceau et on discute un peu. Je lui demande ce qui l’intéresse dans le domaine de la et là il me dit un truc génial :

“Depuis le Big-Bang qui était infiniment chaud, l’Univers se dilue et refroidit. Actuellement le vide spatial a la température du “rayonnement fossile” à 3°K, et aucun point de l’Univers ne peut être naturellement plus froid. Donc les phénomènes comme la de l’hélium ou les condensats de Bose-Einstein n’ont jamais existé nulle part dans tout l’Univers, sauf dans les labos de cryogénie des êtres intelligents, les Homo Sapiens et les autres.”

Cool, non ?

Plus froid que l’espace

Wed, 09 May 2007 00:00:00 +0000

L’annonce du m’a rappelé une anecdote sympa.

Depuis le Big-Bang qui était infiniment chaud, l’Univers se dilue et refroidit. Actuellement le vide spatial a la température du “rayonnement fossile” à 3°K, et aucun point de l’Univers ne peut être naturellement plus froid. Donc les phénomènes comme la de l’hélium n’ont jamais existé nulle part dans tout l’Univers, sauf dans les labos de cryogénie des êtres intelligents.

Gliese 581

Wed, 25 Apr 2007 00:00:00 +0000

L’équipe de , qui avait détecté la première exoplanète en 1995 vient de refaire très fort en détectant la première planète comparable à la Terre autour de l’étoile Gliese 581, distante de 20 années lumière environ.

Cette planète est rocheuse, environ 1.5x plus grosse que la Terre et orbite assez près de l’étoile, mais celle-ci est moins lumineuse que le Soleil, ce qui fait que la planète est dans la zone où la température permet la présence d’eau liquide. Bref, c’est jusqu’ici la meilleure planète candidate à un éventuel développement de la vie, et on peut parier que beaucoup d’instruments vont être pointés sur elle pour obtenir plus d’informations sur la probabilité d’existence des Gliesiens.

Les où d’autres exoplanètes plus grosses avaient déjà été détectées et son sont disponibles sur cet .

Pour ceux que les performances techniques impressionnent encore, cette planète a été détectée en mesurant par le spectrographe HARPS (High Accuracy Radial Velocity for Planetary Searcher) qui a mesuré des variations de vitesse de l’étoile de l’ordre de 2 à 3 m/s, soit 10 km/h seulement. Wow !

Nebula Carina

Wed, 25 Apr 2007 00:00:00 +0000

La qui me servait de fond d’écran a laissé la place à celle-ci :

Nébuleuse de la Carène par Hubble, photo NASA

Il s’agit de la combinaison de 48 photos de la “Nébuleuse de la Carène” prises par Hubble, qui couvrent un champ d’environ 50 années lumières de largeur. Située à 7500 années-lumières d’ici, cette zone est le siège de nombreuses morts et naissances d’étoiles. Les couleurs correspondent aux différents gaz éjectés par les moribonds et recyclés par les bébés : rouge = soufre, vert = hydrogène, et bleu = oxygène.

Si vous voulez contempler cette image en haute résolution, visitez : vous y trouverez l’image en 29566 X 14321 pixels ! Non comprimée (au format TIFF), ça représente 479 Mb ! Mais il y a aussi un seulement…

C’est plein de Trous Noirs !

Tue, 13 Mar 2007 00:00:00 +0000

Sur cette image d’un petit bout de ciel grand comme quelques fois la lune placée là pour l’échelle, chaque point de couleur révèle la position d’un trou noir. Il y en a environ 1300, ce qui laisse supposer qu’on en répertoriera des millions dans les prochaines années.

Ce résultat est du au satellite , spécialisé dans la détection de ces objets aussi monstrueux qu’ invisibles.

La caractéristique la plus connue d’un est d’être tellement massif (au moins des centaines de fois plus lourds que le Soleil) que même la lumière ne peut pas s’en échapper : l’attraction est trop forte, les rayons lumineux “tombent” dans le trou noir et n’en ressortent jamais. Donc, pas moyen de le “voir” directement.

Un trou noir “immobile” vu à quelques kilomètres de distance ressemblerait à l’image ci-dessous, et serait donc parfaitement indétectable depuis la Terre.

(tiré de )

Mais les trous noirs se forment par l’“effondrement gravitationnel” de matière qui ne peut pas s’empêcher de tourner et, par le principe de conservation du moment cinétique, aussi appelé “théorème de la patineuse” en l’honneur patineuse inconnue qui eut l’idée de ramener bras et jambe près du corps pour pirouetter plus vite, un trou noir tourne très vite sur lui même. Pour se faire une idée, un trou noir est plus petit, plus lourd et tourne donc plus vite qu’un , et on connait des pulsars aussi lourds que le Soleil qui tournent plusieurs centaines de fois par seconde sur eux-mêmes !

Bref, un vrai trou noir tourne vite, et Einstein prétend que l’espace lui-même s’enroule autour de lui, ce qui force la matière attirée par le trou noir à “tomber en spirale”. Mais il arrive un moment où la force centrifuge sur la matière tournant autour du trou noir équilibre son attraction, et ceci avant que la matière n’aie passé le point de retour de “l’horizon des événements”.

En pratique (je vous épargne les calculs…) un “disque d’accrétion” se forme avec de la matière tournant pratiquement à la vitesse de la lumière autour du trou noir, bref, le tout forme alors un gigantesque accélérateur de particules naturel. Pour un trou formé par une étoile effondrée, ce disque est trop petit pour être observé directement, mais Hubble a photographié un disque d’accrétion d’un “trou noir supermassif” siégant au centre d’une Galaxie :

Les disques d’accrétion, eux, sont très lumineux car cette matière accélérée à une vitesse prodigieuse s’entrechoque, se chauffe à des températures incroyables et émet un rayonnement extrêmement énergétique : des “rayons X”.

C’est pourquoi Chandra est un détecteur de rayons X : l’image du début de cet article correspond aux sources de rayons X qui n’ont pas d’autre explication possible que le rayonnement de disques d’accrétion tournant à la vitesse de la lumière, qui n’ont eux-mêmes aucune autre possibilité d’exister qu’autour d’un trou noir.

En vérifiant où se trouvent ces trous noirs, on retrouve fort heureusement les centres de beaucoup de galaxies, ce qui confirme que les trous noirs supermassifs au centre des galaxies ne sont pas l’exception, mais la règle.

Reste un léger problème : on ne reçoit pas les mêmes rayons X selon qu’on observe le disque “de face” ou “sur la tranche”, et normalement on devrait obtenir toutes les variantes intermédiaires, et ce n’est pas le cas dans les mesures de Chandra…

Comme souvent en science, une réponse spectaculaire à une question importante ne se termine pas par un point final, mais par un autre “pourquoi … ?”

Perles Cosmiques

Thu, 08 Mar 2007 00:00:00 +0000

Il y a 167'020 ans, la lointaine étoile “Sanduleak -69° 202” explosa.

Comme elle est à 167'000 années-lumière d’ici, ce n’est qu’en 1987 qu’on put admirer le spectacle de la la plus proche explosion d’étoile depuis qui n’avait pu être immortalisée que sur des gravures et tapisseries du Moyen-Age.

1987A est par contre observée par de nombreux télescopes, dont Hubble qui a pris récemment cette :

Les deux gros points blancs sont des étoiles plus proches qui n’ont rien à voir avec la supernova, mais ont le bon goût d’avoir presque la même luminosité et d’être joliment placées de chaque côté.

Par contre l’anneau d’un diamètre d’environ une année lumière formé de “perles” lumineuses est unique. Il s’agirait de grumeaux de matière crachés par l’étoile environ 20'000 ans avant qu’elle n’explose et réchauffés par l’explosion. Tout ça constitue la matière première idéale pour que des planètes se forment dans quelques milliards d’années.

Il y a aussi 2 anneaux rouges plus fins, sur des plans décalés symétriquement par rapport au plan des perles. Il s’agirait de l’onde de choc éclairée par le faisceau de particules émis par un pulsar ou un trou noir qui n’est apparemment pas le reste de Sanduleak, mais un voisin très proche.

Toutes ces infos et bien d’autres sont soigneusement détaillées dans l’article , mais je voulais dire une chose importante en plus : c’est vachement beau !

Exoplanètes : Catalogue et simulations

Wed, 21 Feb 2007 00:00:00 +0000

L’Observatoire de Paris a réalisé un splendide qui liste toutes les planètes découvertes autour d’autres étoiles depuis la en 1995.

Pour chacune, on peut lancer une simulation montrant l’orbite de la planète, la comparer à celle de la Terre et visualiser ainsi les différence par rapport à notre Système Solaire. Volà par exemple la première exoplanète découverte.

J’ai écrit à l’Observatoire de Paris pour leur suggérer quelques améliorations pour la « version 2 » :

Permettre de naviguer d’une simulation à l’autre simplement avec des boutons « suivant » et « précédent », sans devoir revenir au catalogue
Pour celles qui tournent autour d’une même étoile, faire une simulation du système connu complet plutôt que planète par planète
Sur la simulation, mettre dans un coin la taille de la planète à l’échelle de Jupiter et de la Terre
Faire une image superposant toutes les orbites des exoplanètes, pour retrouver les planètes depuis là
Indiquer la distance des étoiles dans le tableau et sur les simulations

Mais je les ai surtout félicités ainsi :

Encore bravo et merci, grâce à vous je vais passer quelques heures à chercher une destination pour mon prochain !

Eskimo Nebula

Sun, 18 Feb 2007 00:00:00 +0000

De retour du ski avec plein d’idées d’articles, je consulte mes flux RSS et tombe illico sur cette splendide photo prise par Hubble, sur le site .

La “Nébuleuse de l’Esquimau” est une nébuleuse planétaire provoquée par l’explosion de l’étoile centrale il y a environ 10'000 ans. Selon le textesur le site de la NASA, on ne comprend pas tout, notamment les filaments oranges qui entourent tout le système.

C’est peut-être un règle universelle : on trouve plus belles celles qu’on ne comprend pas …

Les meilleures photos d’astronomie 2006

Fri, 29 Dec 2006 00:00:00 +0000

Sur le j’ai trouvé quelques fabuleuses photos astronomiques :

Saturne éclairée en arrière plan par le Soleil ! (photo prise par la sonde Cassini)

en zoomant entre les anneaux, on découvre un petit point :

la Terre vue à travers les anneaux de Saturne !

Et voici une photo du Soleil avec une petite tache, et un zoom sur la petite tache :

Les taches, ce sont la station spatiale ISS et la navette spatiale qui vient de s’en détacher !