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Des traces de matière noire détectées par PAMELA

Si vous suivez régulièrement l'actualité scientifique vous avez pu constater que régulièrement des publications nous annoncent la découverte de traces de matière noire. Cette fois ci les résultats proviennent du satellite italien PAMELA dont l'acronyme signifie "Payload for Antimatter Matter Exploration and Light nuclei Astrophysics". Lancé en 2006, sa tâche est de mesurer le rayonnement et de détecter les régions de l'espace où se trouvent en surabondance des particules appelées les positrons.

Un positron est une particule d'antimatière, l'antiparticule de l'électron. Quand ces deux particules se rencontrent elles s'annihilent, dégageant de l'énergie sous forme de photons. On doit la prédiction théorique de l'antimatière à Paul Dirac en 1928, le premier positron ayant été découvert en 1932 par Carl David Anderson.

Selon la théorie lorsque de la matière noire est détruite, elle laisse dans son sillage une nuée de particules exotiques dont les positrons font partie. La détection part PAMELA d'une quantité de positrons supérieure à celle attendue serait causée par des collisions de particules de matière noire.

" Nombreux sont ceux qui pensent que ce signal provient de la matière noire, car se comportement des positrons est en accord avec plusieurs théories sur la matière noire," analyse Piergiorgio Picozza responsable de la mission.

"Il y a 20 ans les scientifiques avaient prédit qu'un tel signal pouvaient avoir comme origine la matière noire, aujourd'hui les chercheurs observent ce que nous avons tant attendu" déclare l'astrophysicien Gordon Kane de l'université de Michigan. " Il y a de grandes chances qu'il s'agisse de la découverte la plus importante en physique depuis des décennies"

Les positrons sont crées par les interactions entre les rayons cosmiques et les atomes des nuages de gaz et de poussière stellaire. Mais la quantité détectée par PAMELA ne peut être expliquée uniquement par ces interactions. Hormis l'hypothèse de la matière noire, des pulsars en rotation pourraient être à l'origine de la production de positrons. Pour pouvoir trancher d'autres données en provenance de PAMELA et du Fermi Gamma-ray Space Telescope vont être nécessaires.

Kane pense que ce résultat pourrait être plus qu'une simple preuve de l'existence de matière noire, en effet de nombreux indices quant à la nature même de cette matière seraient à notre portée. Selon lui la matière noire serait composée de wino, un type particulier de neutralino, particules théoriques qui seraient les super-partenaires des particules du Modèle Standard (électrons, quarks etc). Dans ce cadre le wino est le super-partenaire du boson W.

Si la matière noire est composée de neutralinos, alors les particules de matière noire seraient leur propre particules d'antimatière, car l'anti-neutralino est un simplement un neutralino. Ainsi lorsque deux particules de matière noir collisionnent, elles se détruisent comme n'importe quelle interaction matière – antimatière.

Cet évènement ne se produit que très rarement car les particules de matière noire sont supposées être infiniment petites. Par conséquent les probabilités qu'un choc se produise dans les bonnes conditions pour qu'une destruction ait lieu sont très faibles.

Ce qui explique que la matière noire puisse être si abondante dans l'univers sans s'annihiler à chaque instant. Mais lorsque ces explosions se produisent les positrons générés peuvent survivre pendant plusieurs millions d'années ce qui a sans doute permis leur détection par PAMELA.

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Une nébuleuse à la forme surprenante, découvrez les images
 

Paru le 2009-04-08 12:13:00


États-Unis - Une image prise par le satellite Chandra X-ray de la Nasa a révélé une nébuleuse inhabituelle en forme de main.

Le satellite Chandra X-Ray de la Nasa a récemment pris un cliché de particules énergétiques provenant d’un pulsar. Un pulsar naît de l’explosion d’une étoile massive en fin de vie, appelée supernova.

Connu sous le nom de B1509, ce pulsar aurait 1 700 ans et se trouve à environ 17 000 années-lumière de la Terre. Le petit pulsar fait juste 19 km de large mais il tourne si vite, un tour toutes les 7 secondes, que les particules qui s’en échappent ont créé une nébuleuse s’étendant sur 150 années-lumière.

C’est cette rotation qui est à l’origine de la drôle de forme de la nébuleuse. Ses piliers en forme de doigts ont l’air de transférer de l‘énergie à un nuage de gaz à proximité, qui se révèle orange et rouge sous les rayons X.

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Le télescope spatial à rayons X Chandra a immortalisé cette surprenante formation spatiale, rapidement assimilée par les astronomes à une gigantesque "main".



(le pulsar)                                                                                                                                                                                  (vue d'artiste du satellite Chandra)

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M33 révèle sa beauté et sa véritable taille


Un de nos voisins galactiques parmi les plus proches montre toute son impressionnante splendeur dans cette nouvelle image réalisée grâce au télescope spatial Spitzer de la NASA. M33, également connu sous le nom de galaxie du Triangle, est un membre de notre groupe local de galaxies. Avec notre Voie Lactée, ce groupe de galaxies gravitationnellement liées voyagent de concert dans l'univers. En fait, M33 est l'une des quelques galaxies qui se déplace en direction de la Voie Lactée en dépit de l’expansion de l’univers.

La galaxie M33 vue dans l'infrarouge.

Observée avec les yeux infrarouges de Spitzer, cette élégante galaxie en spirale étincelle de mille feux. Les étoiles apparaissent comme des gemmes bleues scintillantes (de nombreuses sont en réalité des étoiles de notre propre galaxie en premier plan), alors que la poussière dans le disque en spirale de la galaxie flamboie dans le rose et dans le rouge.

Cette nouvelle image montre également que M33 est étonnement bien plus vaste que les clichés en lumière visible ne le suggèrent. Grâce à sa capacité à détecter la poussière froide et sombre, Spitzer peut observer l'émission des matériaux plus froids bien au delà du disque visible de M33. Les phénomènes qui font que ce matériel froid s’échappe de la galaxie restent encore mystérieux, mais des vents stellaires géants ou des supernovae pourraient en être à l’origine.

M33 est situé environ 2,9 millions d'années-lumière dans la constellation du Triangle. Cette image composite a été prise par l’objectif infrarouge de Spitzer. La couleur bleue représente la lumière infrarouge à 3,6 microns, le vert à 4,5 microns, et le rouge à 8,0 microns.

Source et illustration: NASA/JPL-Caltech

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PSR B1509-58: un jeune pulsar montre sa main


Un petit et dense objet de seulement vingt kilomètres de diamètre est responsable de cette belle nébuleuse de rayons X qui s'étend sur 150 années-lumière. Au centre de cette image produite par l'observatoire spatial en rayons X Chandra de la NASA se trouve un pulsar très jeune et puissant, connu sous le nom de PSR B1509-58, ou B1509 en abrégé. Le pulsar est une étoile à neutrons en rotation rapide qui rejette de l'énergie dans l'espace autour de lui et crée ainsi des structures complexes et fascinantes, dont une qui ressemble à une grande main cosmique.

La nébuleuse générée par le pulsar PSR B1509-58

Dans cette image, les rayons X de plus basse énergie que Chandra détecte sont en rouge, la gamme moyenne est en vert, et les plus énergétiques sont colorés en bleu. Les astronomes pensent que B1509 est âgé d'environ 1700 ans et est situé à environ 17000 années-lumière de nous.

Les étoiles à neutrons sont créées quand les étoiles massives sont à court de carburant et s'effondrent. Le pulsar B1509 effectue 7 rotations sur lui-même par seconde et libère de l'énergie dans son environnement à un rythme prodigieux, vraisemblablement parce qu'il a un champ magnétique intense à sa surface, estimé pour être 15 000 milliards de fois plus fort que le champ magnétique terrestre.

La combinaison de la rotation rapide et du champ magnétique ultra fort fait de B1509 un des générateurs électromagnétiques les plus puissants dans la galaxie. Ce générateur conduit un vent énergétique d'électrons et d'ions s'échappant de l'étoile à neutrons. Pendant que les électrons se déplacent à travers la nébuleuse magnétisée, ils rayonnent et créent la nébuleuse élaborée vue par Chandra.

Dans les régions les plus intérieures, un faible cercle entoure le pulsar, et marque l'endroit où le vent est rapidement ralenti par la nébuleuse s'étendant lentement. De cette façon, B1509 partage quelques similitudes remarquables avec la célèbre nébuleuse du Crabe. Cependant, la nébuleuse de B1509 est 15 fois plus large que le diamètre de 10 années-lumière de la nébuleuse du Crabe.

Les structures en forme de doigts se prolongent vers le haut, activant apparemment des noeuds de matériel dans un nuage voisin de gaz connu sous le nom de RCW 89. Le transfert d'énergie du vent à ces noeuds les rend lumineux dans les rayons X (les dispositifs orange et rouge vers le haut à droite).

Source: NASA & Gilbert Javaux - PGJ Astronomie
Illustration: NASA/CXC/CfA/P. Slane et al.

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Un fabuleux zoom du VLTI sur le Trapèze de la nébuleuse d'Orion

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences       

Au sein de la célèbre nébuleuse de la constellation d'Orion, le télescope VLTI a réalisé un zoom saisissant sur Theta1 Orionis, un système binaire bien connu du Trapèze, un jeune amas ouvert.

Les astronomes amateurs connaissent bien la nébuleuse d’Orion, alias M42 dans le catalogue de Messier, ainsi que les quatre étoiles brillantes formant un astérisme dans l’amas du Trapèze. Même si elle est observée depuis très longtemps, il reste encore beaucoup à y découvrir. Sa distance, par exemple, a été réévaluée récemment. Elle a bien sûr été observée par Hubble mais depuis quelque temps, c’est sur une des étoiles brillantes de l’amas du Trapèze que les astronomes se sont concentrés à l’aide d’un nouveau dispositif équipant le VLTI : Amber.

L’étoile Theta1 Orionis C est un système binaire, ce qui n’a rien d’étonnant car les étoiles vivent le plus souvent en couple. On pense d’ailleurs de plus en plus, étant donné le nombre d’exoplanètes détectées à ce jour, que les doubles couchers de soleil sont même la règle dans la Galaxie. Ce n’est qu’en 1999 que la nature binaire de Theta1 Orionis C a été découverte car il n’est pas facile d’obtenir une résolution suffisante pour séparer ses composantes.

La nature képlérienne de l’orbite est ici bien visible. A gauche, l’orbite de Jupiter, à la même échelle, donne une idée de la dimension de ce système binaire et de l'extraordinaire résolution de l'image, fruit de plusieurs années d’observations.  Crédit : Astronomy & Astrophysics 2009

C’est pourtant ce que sont parvenus à faire les astronomes grâce à l'interférométrie en proche infrarouge. Le VLTI et l’instrument Amber permettent en effet d’effectuer des observations dans la bande s’étendant entre 1 et 2,5 microns.

La forme précise des lois de Képler, déduites de la mécanique céleste de Newton, permet, à partir des orbites des deux étoiles de remonter à leurs masses. En effet, la mesure de la période de l’orbite et celle des valeurs des demi-grands axes de chaque composante du système binaire permet de calculer la valeur de la masse de chaque étoile. Les astronomes ont trouvé des valeur de 38 et 9 masses solaires.

Cliquer pour agrandir. Le VLTI au Cerro Paranal. Crédit : MPIfR (Gerd Weigelt)

Cette prouesse n’a été possible qu’en combinant les observations des quatre télescopes auxiliaires de 1,8 mètre de diamètre par interférométrie. Tout se passe pour les astronomes comme s'ils disposaient d’un télescope virtuel de 100 mètres de diamètre.

La résolution atteinte dans cette observation de Theta1 Orionis C est de 2 millisecondes d’arc. Ce genre de mesure effectuée sur des systèmes binaires contribue à affermir notre théorie de la structure stellaire liant masse, température, luminosité et rayons. On peut ainsi tester directement les prédictions sur les liens existants.

Une autre série d'images de Theta1 Orionis C obtenu au VLTI avec les instruments Isaac et Amber : Crédit : ESO/ S. Kraus et al., M. McCaughrean et al. (AIP)

[salva52]

En vidéo : un fantastique voyage intergalactique !

Ce surprenant voyage virtuel à travers l’Univers résulte d’une simulation produite par ordinateur grâce à dix années d’observations du ciel profond au moyen du 6df Galaxy Survey (6dfGS) anglo-australien, basé à Cape Town (Australie).

Plus de 100.000 galaxies sont ici représentées dans la partie australe de notre univers visible, s’étendant jusqu’à 2 milliards d’années-lumière de distance. Après les avoir mémorisées, ainsi que de nombreuses autres caractéristiques dont leur forme, l’ordinateur a pu simuler un voyage à travers cette population galactique, nous faisant ainsi découvrir l’immensité de l’Univers dans sa réalité.

6dfgs 100409a

A ce jour, les instruments du 6dfGS ont analysé 136.304 spectres galactiques et permis de constituer un nouveau catalogue de plus de 125.000 galaxies, comprenant des données inédites sur leurs classes spectrales et vélocité.

Source : Futura

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En vidéo : Hubble zoome sur NGC 7049, une étrange galaxie poussièreuse


Par Laurent Sacco, Futura-Sciences       

Le télescope spatial Hubble vient de nous livrer une nouvelle image spectaculaire d’une galaxie. Intermédiaire entre une spirale et une elliptique, la poussiéreuse NGC 7049 est l’un des membres les plus brillants d’un amas galactique situé dans la constellation de l’Indien, visible dans le ciel de l’hémisphère Sud.

NGC 7049 est une galaxie lenticulaire (ou SO) similaire à celle, bien connue, du Sombrero. Elle est située à environ 100 millions d’années-lumière de la Voie lactée et son diamètre est estimé à 150.000 années-lumière. Il s’agit typiquement d’une Brightest Cluster Galaxy (BCG), la plus brillante galaxie au cœur d’un amas et dont la croissance exceptionnellement rapide dans l’histoire de l’Univers est un défi pour les modèles de formation des galaxies basés sur la matière noire froide. On la trouve dans la constellation de l’Indien, l'une des moins visibles de l’hémisphère sud. Découverte par les navigateur et explorateur hollandais Pieter Dirkszoon Keyser et Frederick de Houtman, elle a été baptisée ainsi au 16ème siècle par l'astronome néerlandais Petrus Plancius

NGC 7049

Un zoom sur NGC 7049. Crédit : Nasa, Esa, W. Harris (McMaster University, Ontario, Canada)

Les images de cette vidéo fournie par Hubble montre le halo de NGC 7049. Il se présente sous une forme lumineuse diffuse entourant la galaxie et les nuages poussiéreux de son disque. Il s’agit d’une population de vieilles étoiles à la métallicité faible et donc pauvres en éléments lourds comme le carbone et l’oxygène. A l’intérieur du halo, on distingue quelques faibles points lumineux. Il s’agit d’amas globulaires, ces concentrations de vieilles étoiles. De forme sphérique, ces amas présentent un diamètre variant entre quelques dizaines et quelques centaines d’années-lumière avec une population d’étoiles dont la densité peut parfois dépasser la centaine dans un volume d’une année-lumière cube.

Les images ont été prises avec l'Advanced Camera for Surveys du télescope Hubble, spécialement conçue pour réaliser des relevés dans le ciel profond, qui nous montre donc l'Univers lorsqu'il était jeune. Elle permet de partir à la chasse aux galaxies et aux amas de galaxies...

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Blast confirme : le fond diffus infrarouge vient des jeunes galaxies

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences       

Au début des années 1990, le satellite Cobe n'a pas seulement enregistré le rayonnement de fond diffus, le fameux rayonnement fossile associé au Big-bang. Il a aussi découvert un rayonnement de fond dans l'infrarouge lointain. Après deux ans d'analyses, les observations fournies par la mission Blast dans le domaine submillimétrique confirment que ce fond est bien associé aux formations d’étoiles dans les premières galaxies de l'Univers.

Le domaine de longueurs d'ondes submillimétriques constitue une fenêtre sur l'univers encore assez peu explorée par les astronomes. Pourtant, il doit permettre d'observer certains des processus clefs de la formation des étoiles et de l'apparition des premières galaxies. C'est pourquoi les astronomes ont lancé il y a quelques années la mission Balloon-borne Large-Aperture Submillimeter Telescope (Blast), consistant à embarquer un télescope sous un ballon jusqu'au sommet de l'atmosphère terrestre, complété par des instruments refroidis à 0,3 kelvin.

Blast a survolé l'Antarctique entre la fin de 2006 et le début de 2007. En seulement onze jours de vol il a détecté dix fois plus de sources galactiques émettant dans le domaine submillimétrique qu''il n'en avait été repérées au cours de la dernière décennie d'observations au sol. Les astrophysiciens étaient particulièrement intéressés par les sources intenses de rayonnement infrarouge lointain connu sous le nom de Ultraluminous InfraRed Galaxies (ULIRGs ou galaxies infrarouge ultra-lumineuses).

Situées à entre 7 et 10 milliards d'années-lumière et découvertes au cours des années 1980 et 1990, ces galaxies extrêmement lumineuses dans le domaine de l'infrarouge étaient visiblement le lieu de flambées de formations de nouvelles étoiles avec un taux des centaines de fois supérieur à celui observé aujourd'hui dans les galaxies faisant partie de notre groupe local. Or, ces ULIRGs existant à une époque où l'Univers n'avait environ qu'un tiers de son âge de 13,7 milliards d'années, étaient peut-être l'explication aux observations du satellite Cobe du début des années 1990.

Cliquez pour agrandir. Dans le domaine submillimétrique, le cosmos brille intensément sous forme de jeunes galaxies (cercles jaunes en bas à droite), lieux de flambées de formations de nouvelles étoiles il y a plus de 7 milliards d'années. Crédit : BLAST Collaboration

Nos yeux ne voient que la moitié du ciel

En effet, ce satellite avait découvert l'existence d'un fond diffus cosmologique dans l'infrarouge lointain dont l'origine était incertaine. Une explication simple était qu'il résulte de l'intense formation de jeunes étoiles dans les galaxies au tout début de l'histoire de l'Univers. Mais la résolution des images fournies par Cobe ne permettait pas encore d'en être sûr. Les observations du satellite Spitzer dans le domaine infrarouge étaient cependant elles aussi favorables à cette hypothèse.

Avec son télescope de 2 m de diamètre emporté par un ballon au-dessus de l'Antarctique, laissant en dessous de lui 99,7 % de l'atmosphère de la Terre, Blast était en mesure de répondre à cette question. Il aura tout de même fallu presque deux années d'analyses aux astrophysiciens pour traiter les données enregistrées lors de ce survol. Le bilan scientifique de cette mission vient d'être publié dans plusieurs articles sur arxive et Nature.

La conclusion principale de ces observations, combinées avec les données de Spitzer, est que le fond infrarouge lointain résulte bien des flambées de formation d'étoiles dans les premières galaxies. On sait donc maintenant que 50% de la lumière émise dans l'Univers par des astres provient en fait des ULIRGs. La totalité de la lumière émise dans le domaine optique par les étoiles et les galaxies ne représente donc que la moitié de ce qu'il est possible d'observer...

Blast sur le point de prendre son envol. Crédit : Mark Halpern

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En vidéo : une éruption mystérieuse dans un jet galactique

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences       

M87 est l’une des galaxies les plus massives que l’on connaisse. En son centre, un trou noir, dont la masse dépasse le milliard de masses solaires, émet un puissant jet de matière, un phénomène suivi depuis des années en ultraviolet et en X par Hubble et Chandra. Mystérieusement, une série de spectaculaires flashes UV se produisent dans ce jet à 214 années-lumière du cœur de M87. Une vidéo, réalisée à partir d'images prises durant plusieurs années, le montre spectaculairement.

Il s’appelle HST-1 et il s’agit d’une sorte de globule de matière faisant visiblement partie d’un jet de particules expulsées à des vitesses relativistes par le trou noir de Kerr au centre de l’une des galaxies elliptiques les plus massives que l’on connaisse. Situé à 54 millions d’années-lumière dans le célèbre amas de la Vierge, la galaxie Messier 87 posséderait en effet une masse de quatre mille milliards de masses solaires, soit plus de vingt fois celle estimée pour notre Voie lactée. La masse de son trou noir central est quant à elle estimée à trois milliards de masses solaires ce qui là encore est bien supérieur à celle de notre propre trou noir galactique.

De gauche à droite et dans l'ultraviolet, le noyau de M87, HST-1 et une extrémité du jet de particules émis par le trou noir supermassif de la galaxie géante en 1999. Crédit : Nasa, Esa et J. Madrid (McMaster University)

HST-1 est surveillé en ultraviolets par les instruments de Hubble et dans le domaine des rayons X par le satellite Chandra. Son activité est ainsi suivie depuis plus de sept ans. Les astronomes ont été surpris par ses brusques flashes de lumière, dépassant en luminosité celle du cœur de M87. HST-1 lui-même a été découvert en 1999 par Hubble mais c’est en 2000 que Chandra a signalé une première éruption dans le domaine des rayons X.

Juan Madrid est un astronome de l’université de McMaster à Hamilton, dans l’Ontario (Canada). Il a suivi au cours des années l’évolution de la luminosité de HST-1 à l'aide de Hubble et il a ainsi pu constater que de 1999 à 2005, elle avait été multipliée par un facteur de 90 avant de décroître pour augmenter à nouveau à partir de novembre 2006.

De gauche à droite et dans l'ultraviolet, le noyau de M87, HST-1 et une extrémité du jet de particules émis par le trou noir supermassif de la galaxie géante en 2002. Le flash en ultraviolet de HST-1 est bien visible. Crédit : Nasa, Esa et J. Madrid (McMaster University)

L'effet d'une grosse turbulence ?

Les causes de ce phénomène remarquable ne sont pas connues. Il pourrait s’agir d’une instabilité magnétohydrodynamique à l’intérieur du jet de matière similaire à celles que l’on connaît lors des éruptions solaires. En effet, le gaz accrété par le trou noir en rotation se ionise et, selon la théorie, un champ magnétique est produit par le plasma environnant le trou noir en rotation.

Hubble Witnesses Spectacular Flaring in Gas Jet from M87's Black Hole

Une vidéo commentée sur la galaxie M 87. Crédit : Nasa, Esa, Z. Levay, G. Bacon et M. Estacion (STScI)

Les particules émises sous forme de jet suivent les lignes de champ du trou noir qui doivent s’emmêler et des zones de concentration d’énergie magnétique devraient se produire susceptibles d’être brutalement libérée.

Les observations futures nous permettront peut-être d’en savoir plus et de mieux comprendre les phénomènes se produisant au plus près du trou noir central avec ses mécanismes de magnétohydrodynamiques relativistes encore mal compris.

Une série d'images dans l'ultraviolet prises au cours des années par les instruments de Hubble Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) et Advanced Camera for Surveys (ACS). Crédit : Nasa, Esa et J. Madrid (McMaster University)

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Etonnante image d'une collision entre quatre amas de galaxies
Par Laurent Sacco, Futura-Sciences       

Balbutiante, l'étude des interactions entre amas de galaxies a déjà fourni des preuves convaincantes en faveur de l’existence de la matière noire et met en évidence des phénomènes spectaculaires. Les télescopes Hubble, Chandra et Keck viennent de montrer une formidable collision entre quatre amas de galaxie, riche en enseignements.

L’idée que des galaxies puissent entrer en collision est déjà formidablement impressionnante. Mais que dire lorsque l’on apprend que les amas de galaxies connaissent aussi ce genre de cataclysme à l'échelle, non pas des centaines de milliers d’années-lumière, mais des millions d’années-lumière ?

Les astrophysiciens et les cosmologistes ne sont pas vraiment surpris par ces collisions gigantesques. Les calculs et les simulations numériques concernant la formation des grandes structures filamenteuses rassemblant des amas de galaxies sous l’influence de l’attraction gravitationnelle de la matière noire prévoyaient leur occurrence. Ils les voyaient par exemple dans la fameuse Simulation du millénaire.

Une photo dans le visible, obtenue avec le télescope Hubble, de MACSJ0717.5+3745. Crédit : Nasa/STScI/IfA/C. Ma et al.

Des collisions entre deux amas de galaxies étaient observées depuis un certain temps. La plus célèbre est sans aucun doute celle du Bullet cluster. Les observations menées avec les télescopes Chandra et Hubble en 2006 avaient spectaculairement soutenu la théorie de la matière noire dont l’existence est maintenant admise par la majorité des astrophysiciens, même si certains continuent à penser que les modifications de la loi de la gravitation de Newton à grande échelle, proposées par Mordehai Milgrom et Jacob Benkestein, sont tout de même à prendre en compte.

Une image de MACSJ0717.5+3745 en rayons X. Un filament de gaz chaud est bien visible et il aboutit à la collision des 4 amas. Le rectangle blanc délimite la zone où les observations de Hubble et du télescope Keck ont été combinées pour donner la photo en bas de l'article. Crédit : Nasa/CXC/IfA/C. Ma et al.

Ce sont encore les télescopes spatiaux Hubble et Chandra qui nous révèlent aujourd’hui, avec l’aide du télescope Keck du Mauna Kea à Hawaï, l’existence d'une quadruple collision entre amas de galaxies.

Situé à 5,4 milliards d’années-lumière et s’étendant sur une distance de 13 millions d’années-lumière, l’objet dénommé MACSJ0717.5+3745 est constitué de quatre amas de galaxies en chute libre les uns vers les autres, en association avec un filament de gaz et de matière noire. Comme dans le cas des amas de galaxies, le gaz inter-amas est porté à des températures dépassant le million de kelvins et rayonne dans le domaine des rayons X.

Les observations confirment ce que les simulations prédisaient. Les amas de galaxies les plus massifs croissent là où se croisent les filaments de gaz intergalactique, de galaxies et de matière noire. On le voit clairement en traçant la dynamique des gaz et des amas de galaxies, qui sont orientés, en moyenne, selon la direction du filament. En combinant les observations à différentes échelles de longueur d’onde, ici optique et X, les astrophysiciens ont obtenu une stupéfiante image en 3D de cette collision. Bien des choses sont encore à découvrir, comme la température exacte du gaz chauffé et les détails fins de la croissance des amas lors de ces collisions dans les filaments.

Cette image de MACSJ0717 montre dans des cercles les quatre amas de galaxies impliqués dans la collision, ainsi que la direction des mouvements pour les trois amas les plus rapides. La longueur des flèches indique la vitesse approximative dans une direction perpendiculaire à la ligne de visée. Notez que la direction du mouvement des amas est à peu près parallèle à la direction du filament. Les données de l'Observatoire Keck ont été utilisées pour calculer les vitesses des amas le long de la ligne de visée, ce qui permet d’en déduire la géométrie en trois dimensions et la dynamique de MACSJ0717. Crédit : en rayon X (Nasa/CXC/IfA/C. Ma et al.); dans le visible (Nasa/STScI/IfA/C. Ma et al.)

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Un arpentage de galaxies cartographie où la matière se cache


Une équipe internationale d'astronomes australiens, anglais, américains, sud-africains, français et japonais vient d'achever l'arpentage de galaxies le plus détaillé de l'univers proche, montrant non seulement où se trouvent les galaxies mais aussi d'où elles émergent, avec quelle rapidité et pourquoi. "C'est comme si on prenait une image instantanée de la faune sauvage d'une plaine africaine. Nous pouvons dire de quelle oasis elles proviennent, et à quelle vitesse elles voyagent" précise D Heath Jones, de l'observatoire anglo-australien (AAO) coordinateur du relevé Six-Degree Field Galaxy Survey (6dFGS).

La distribution dans l'espace d'environ 100 000 galaxies obtenues par l'arpentage 6dF.
Chacune d'elle est représentée par un point ; notre Galaxie se trouve au centre de l'image.

Les galaxies sont liées les unes aux autres par la gravitation. En mesurant le mouvement des galaxies, les astronomes peuvent cartographier les forces gravitationnelles mises en jeu dans l'univers proche, et ainsi montrer comment la matière, visible ou non, y est distribuée.

Les superamas de galaxies sont des concentrations géantes de masse, mais ceux-ci ne peuvent être "pesés" avec précision à partir de la seule lumière émise.

Les résultats de cet arpentage ont été présentés le 1er avril 2009 au cours d'une conférence internationale en Malaisie par Matthew Colless, Directeur de l'observatoire Anglo-Australien (AAO). L'arpentage a été effectué avec le télescope de Schmidt de 1.20 m de Siding-Spring, en Nouvelle Galle du Sud (Australie). Plus étendu et plus profond que les relevés effectués à ce jour, il couvre une surface double de celui du Sloan Digital Sky Survey (SDSS), et a enregistré les positions de plus de 110 000 galaxies sur plus de 80% du ciel austral, jusqu'à une distance de 2 milliards d'années lumière de la Terre (soit un décalage vers le rouge de z= 0.15).

Le relevé montre des filaments et des amas de galaxies à de grandes échelles avec des détails inconnus jusque là, et met en évidence l'existence de plus de 500 "vides", régions de ciel dépourvues de galaxies. Le principal intérêt de ce sondage est de permettre aux astronomes de distinguer deux causes responsables du mouvement des galaxies. Bien que celles-ci soient soumises à la gravitation, elles suivent le mouvement d'expansion global de l'univers. Cependant, pour environ 10% des galaxies, les astronomes du 6dFGS vont s'intéresser aux deux composantes, la première associée à ce mouvement d'expansion, et l'autre représentant des mouvements particuliers des galaxies. Ces mouvements particuliers, dans le cadre de cet arpentage, concernent environ un échantillon de galaxies 5 fois plus important que tous les relevés antérieurs.

Source: Observatoire de Paris
Illustration: Chris Fluke, Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology.

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GEO600: vivons-nous dans un Univers Holographique ?


Construit près de Hanovre en Allemagne, l’instrument GEO600 est le fruit d’une collaboration anglo-germanique. GEO600 est un interféromètre optique par laser de type Michelson avec des cavités dans chaque bras de type Fabry Perot. Il s’agit d’un projet commun de recherche de l'Institut Max Planck de physique gravitationnelle (Institut Albert Einstein, ou AEI), l'Université Leibniz de Hanovre, l'Université de Cardiff, l'Université de Glasgow et de l'Université de Birmingham. Il est financé conjointement par la Société Max Planck en Allemagne et le Science and Technology Facilities Council au Royaume-Uni.

GEO 600 à Hanovre

Les ondes gravitationnelles doivent modifier à leur passage la longueur des bras, ce qui est détectable et mesurable. Les ondes gravitationnelles ont déjà été détectées en 1974 par l'observation du pulsar binaire PSR B1913+16. Les physiciens Russell Hulse et Joseph Hooton Taylor ont obtenu le prix Nobel pour cette découverte en 1993. Il reste néanmoins à observer directement ces ondes gravitationnelles sur Terre.

Craig Hogan, chercheur à la division astronomie et particules du Fermilab, pense avoir observé dans les données de GEO600 un "bruit" qui pourrait valider l’hypothèse selon laquelle notre univers est un univers holographique. Le principe holographique de Gerard 't Hooft et Leonard Susskind est une théorie liée à la gravitation quantique, elle propose entre autres que toute l'information contenue dans le volume d'espace peut être décrite par une théorie s’appliquant sur ses bords.

Cela pourrait être, une énorme découverte qui, si elle est vérifiée par d’autres observations, pourrait révolutionner notre vision du monde. Des expériences sont en cours pour vérifications.

Auteur de l'article: Rob

[harlock]

Une soupe chimique exotique autour des étoiles froides
La vue d’artiste ci-dessous montre une jeune planète hypothétique gravitant autour d'une étoile froide. Un épais mélange de produits chimiques potentiellement source de vie pourrait lentement se constituer à la base des roches déchiquetées. Des observations du télescope spatial Spitzer de la NASA laissent présager que ce type de planètes, satellites d’étoiles naines brunes ou d’étoiles naines de type M qui parsèment toute notre galaxie, puissent receler une mixture originelle, "prébiotique", de produits chimiques différents de ceux abrités par notre Terre dans sa genèse.

On pense la vie sur notre planète est apparue à partir d’un bouillon primitif de produits chimiques dont certains auraient pu provenir du disque de gaz et de poussières qui a tourbillonné autour du jeune Soleil ; des météorites porteurs de ces matériaux ayant pu avoir fait un atterrissage forcé sur la surface terrestre.

Les astronomes ignorent si ces mêmes processus générateurs de vie ont lieu autour des étoiles qui sont plus froides que notre Soleil, mais les observations de Spitzer montrent que la chimie de leur disque est différente. Spitzer a détecté une molécule "prébiotique", le cyanure d'hydrogène ( HCN, acide cyanhydrique), dans le disque d’étoiles jaunes semblables à notre Soleil, mais n'en a jamais observé autour d’étoiles plus froides, moins massives et rougeâtres. Le cyanure d'hydrogène est un composé organique. Cinq molécules de cyanure d'hydrogène peuvent se combiner pour former de l’adénine - un élément de la molécule d'ADN présent dans tout organisme vivant sur Terre.

Le télescope spatial Spitzer a détecté des molécules potentiellement prébiotiques
de cyanure d'hydrogène (HCN) dans le disque de formation de planètes autour d’étoiles similaires
à notre Soleil, mais pas autour d’étoiles plus froides ou rouges

Source: NASA/JPL-Caltech
Illustrations: NASA/JPL-Caltech & NASA/JPL-Caltech/JHU

[harlock]

A peu prés la même chose que la réponse #101, mais je trouve ça magnifique :

La photo de famille de l’Univers

Par Jean Etienne, Futura-Sciences       

Ce document exceptionnel mérite que l’on s’y arrête une fois de plus. Car il s’agit réellement de la photo de famille de notre Univers, réunissant l’ensemble des galaxies entourant notre Voie lactée. Et bien des énigmes pourraient se voir résolues grâce à lui...

« C'est comme si on prenait une image instantanée de la faune sauvage d'une plaine africaine. Nous pouvons dire de quelle oasis elles proviennent, et à quelle vitesse elles voyagent », résume Heath Jones, astronome à l’Observatoire anglo-australien (AAO) et coordinateur du relevé Six-Degree Field Galaxy Survey (6dFGS).

Le document, dont nous vous présentions une version en 3-D il y a quelques jours, a été obtenu au foyer du télescope de Schmidt de 120 cm de diamètre de Siding-Spring, en Nouvelle-Galles du Sud (Australie) et présente une surface double de l’image obtenue par le Sloan Digital Sky Survey (SDSS), la plus étendue jusqu’ici. Il recense environ 110.000 galaxies représentant 80% du ciel austral, jusqu’à une distance de 2 milliards d’années-lumière (soit un décalage vers le rouge, noté z, de 0,15).

Coupole du télescope de l'Observatoire anglo-australien utilisé par le programme 6dFGS. Source AAO

Analyse des mouvements de galaxies

Notre propre galaxie, la Voie lactée, occupe le centre de l’image qui montre aussi des structures filamentaires, des superamas de galaxies et des détails inconnus à ce jour, ainsi que la présence de plus de 500 « vides », c’est-à-dire des régions du ciel totalement dépourvues de matière visible.

Toutes les structures visibles sont liées par les forces de gravitation, et l’étude de leurs positions, vitesse et direction fournit des indices sur les forces gravitationnelles mises en jeu. Incidemment, elle montre comment la matière, visible ou non, est distribuée dans l’Univers proche.

Les mouvements propres des galaxies sont imputables à deux causes essentielles : l’effet de gravitation, mais aussi le mouvement global d’expansion de l’Univers, dont on a pu établir aujourd’hui, grâce aux observations du télescope spatial Hubble, qu’il s’accélère. Les astronomes vont analyser les mouvements d’environ 10% des galaxies observées, en opérant la distinction entre ces deux causes, ce qui représente un échantillon cinq fois plus important que lors de toutes les études antérieures.

Sur ce document chacun des 110.000 points représente une galaxie. Source : 6dFGS