La destruction des étoiles par des trous noirs trahie par les neutrinos émis

 

Laurent Sacco

Journaliste

Publié le 23/02/2021

 [EN VIDÉO] Un trou noir pourrait-il entrer en collision avec la Terre ?  Un trou noir est une région de l’espace dont rien ne peut s'échapper, pas même la lumière. Il est donc naturel de se demander si ce type d’objet pourrait être une menace pour notre planète. Futura-Sciences a interviewé Jean-Pierre Luminet, astrophysicien de renom, qui nous répond ici en vidéo. 

 

L'astronomie des neutrinos a fait de grands progrès ces dernières décennies et, après la détection des neutrinos solaires et des supernovae, elle se connecte de plus en plus aujourd'hui à l'astrophysique des trous noirs. On commence à observer les neutrinos émis par les étoiles détruites par les forces de marée des trous noirs supermassifs.

Une large équipe internationale de chercheurs en physique des astroparticules vient de publier dans Nature Astronomy deux articles dont des versions se trouvent en accès libre sur arXiv et qui vont probablement intéresser Jean-Pierre Luminet.

Certes, la découverte exposée n'est pas directement liée aux mystères de l'écume de l’espace-temps qu'il explore dans son dernier ouvrage mais elle concerne tout de même les travaux qu'il a menés avec Brandon Carter il y a presque 40 ans. Les deux astrophysiciens relativistes, tout deux à l'Observatoire de Paris à cette époque, ont été les pionniers de ce que l'on appelle en anglais le phénomène de Tidal disruption event (ou TDE), ce qui peut se traduire par « évènement de rupture par effet de marée ».

Comme le montre leur publication dans le célèbre journal Nature en 1982, suivie d'une autre dans Astronomy & Astrophysics en 1983, un TDE se produit avec une étoile dont la trajectoire trop rapprochée d'un trou noir supermassif conduit ses forces de marée à comprimer l'étoile jusqu'à produire ce qu'ils ont appelé une crêpe stellaire à cause de la forme de la déformation causée par ces forces. L'étoile pouvait finir par exploser en réponse et ses débris étaient donc avalés en partie par l'astre compact.

Une vue d'artiste d'un TDE. © Deutsches Elektronen-Synchrotron

L'explosion étant similaire à celle d'une supernova génitrice d'une étoile à neutrons ou d'un trou noir stellaire, on pouvait s'attendre à ce qu'un copieux flux de neutrinos soit émis. On pouvait aussi s'attendre à la production de neutrinos particulièrement énergétiques car les abords d'un trou noir de Kerr en rotation ont de bonnes raisons de se comporter comme un accélérateur de particules géant. Comme un trou noir supermassif est un monstre gorgé d'énergie de masse et d'énergie de rotation, indépendamment de l'existence de TDE, on suppose depuis des décennies que ces trous noirs géants sont probablement à l'origine des rayons cosmiques à ultra-haute énergie (UHECR) que l'on détecte sur Terre.

Rappelons que les neutrinos sont électriquement neutres, contrairement aux particules chargées tels les protons, les positrons ou les noyaux d'hélium qui sont chaotiquement déviés au point de se déplacer comme s'ils étaient ivres dans les champs magnétiques galactiques et intergalactiques, les neutrinos sont aussi très pénétrants au point de pouvoir traverser la Terre sans généralement interagir avec les autres particules de matière. Ils sont générés dans des processus à haute énergie en particulier et, en les observant, contrairement donc aux autres rayons cosmiques matériels, on peut déterminer avec assurance de quelle portion de la voûte céleste et donc de quel objet ils ont été émis.

Cette astronomie neutrino complète donc idéalement celles faites avec les ondes électromagnétiques et gravitationnelles pour faire de l'astronomie multimessager. Plusieurs instruments pour explorer le domaine de l'astronomie des neutrinos ont ainsi été construits, notamment l'IceCube Neutrino Observatory dans les glaces de l’Antarctique.

Olivier Drapier, chercheur au Laboratoire Leprince-Ringuet de l’École polytechnique, CNRS, nous parle des neutrinos, ces particules de matière que l'on peut utiliser pour étudier les étoiles et l'Univers. © École polytechnique

L'Antarctique et sa glace, un détecteur géant de neutrinos cosmiques

Comme l'expliquent donc les deux articles publiés dans Nature (le premier octobre 2019), les glaces de l'Antarctique ont été témoins de l'événement IceCube-191001A, c'est-à-dire en l'occurrence du passage d'un neutrinos porteur d'une énergie évaluée à environ 100 TeV, soit presque 10 fois supérieure à celle des collisions de protons que l'on peut réaliser sur Terre avec le LHC, le plus puissant accélérateur de particules jamais construit par la noosphère -- on pourrait convertir toute cette énergie d'une seule particule en environ 100.000 protons au repos puisque la masse d'un proton en unité d'énergie est de 1 GeV, soit 0.001 TeV.

Dans le cadre du programme de recherche en astronomie multimessager, le Zwicky Transient Facility (ZTF), un télescope  robotique  à l'observatoire Palomar utilisé par le célèbre Caltech en Californie du Sud, a rapidement trouvé une contrepartie dans le domaine des ondes électromagnétiques. Mieux, cette contrepartie -- une galaxie située dans la constellation du Dauphin à environ 700 millions d'années-lumière de la Voie lactée et cataloguée sous la référence 2MASX J20570298 + 1412165 -- avait déjà attiré l'attention d'astrophysiciens le 9 avril 2019 puisque le ZTF y avait révélé l'occurrence d'un TDE clairement associé à la présence dans la galaxie d'un trou noir supermassif contenant probablement 30 millions de masses solaires (le trou noir de la Voie lactée n'en contient que 4 millions).

Une présentation de IceCube chassant les neutrinos de haute énergie pour déterminer notamment leurs origines. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © IceCube Collaboration/NSF

Nommé AT2019dsg, il avait été étudié dans plusieurs bandes du spectre électromagnétique, des ondes radios aux rayons X et, à la suite des observations de IceCube, l'équipe dirigée par le physicien Robert Stein du laboratoire DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron, synchrotron allemand à électrons) en est donc arrivée la conclusion exprimée par le chercheur en ces termes : « Il s'agit du premier neutrino lié à un TDE. Ces événements ne sont pas bien compris. La détection du neutrino indique l'existence d'un moteur central et puissant à proximité du disque d'accrétion, crachant des particules rapides. Et l'analyse combinée des données des télescopes radio, optique et ultraviolet nous donne une preuve supplémentaire que le TDE agit comme un gigantesque accélérateur de particules ».

Plus de 30 TDE ont été observés au total ces dernières années et, selon le célèbre Francis Halzen, professeur à l'Université du Wisconsin-Madison et chercheur principal d'IceCube, mais qui n'a pas été directement impliqué dans cette découverte récente : « Nous ne voyons peut-être que la pointe émergée d'un iceberg. À l'avenir, nous nous attendons à trouver de nombreuses autres associations entre les neutrinos de haute énergie et leurs sources. Une nouvelle génération de télescopes est en cours de construction qui offrira une plus grande sensibilité aux TDE et à d'autres sources de neutrinos ».

Le satellite Swift de la Nasa a aussi vu le TDE générateur de neutrinos et dans cette vidéo les chercheurs précisent les modèles proposés pour les produire. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © NASA Goddard

Source: https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/trou-noir-destruction-etoiles-trous-noirs-trahie-neutrinos-emis-59784/?utm_content=bufferb529e&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura&fbclid=IwAR0atldPV2KCbvetDKZSWShn1y8qVfgLXAOuui4MVvC6gIA3emDp1TzJV1g

Des ondes gravitationnelles seraient détectables avec des missions à destination de Neptune

 

Laurent Sacco

Journaliste

Publié le 14/02/2021

 [EN VIDÉO] Interview : comment mesurer les ondes gravitationnelles ?  Les ondes gravitationnelles sont des déformations de l’espace-temps prédites par Einstein. Il serait possible de les mesurer avec des outils appropriés. L’éditeur littéraire Dunod a interviewé Pierre Binétruy, professeur au laboratoire Astroparticule et Cosmologie de l'université Paris Diderot, afin d’en savoir plus sur ces mystérieuses ondes et sur la façon dont on pourrait les détecter. 

En traversant le Système solaire, des ondes gravitationnelles modifieraient les trajectoires des ondes radio connectées aux futures sondes spatiales à destination de Neptune et Uranus. On pourrait détecter avec ces sondes les ondes gravitationnelles issues d'événements appelés EMRI. Elles seraient une mine d'informations pour la cosmologie et la théorie des trous noirs relevant peut-être d'une nouvelle physique.

Il y a cinq ans, nous sommes entrés dans l'ère de l'astronomie gravitationnelle et peu de temps après, l'astronomie multimessager a fait un nouveau bond avec l'observation des ondes gravitationnelles et électromagnétiques d'une kilonova. Les perspectives de détections des ondes gravitationnelles ne cessent de s'ouvrir et pas uniquement avec des interféromètres utilisant des rayons laser comme Virgo et Ligo. On peut citer à cet égard la collaboration NANOGrav (North American Nanohertz Observatory for Gravitationnal Waves).

Si ces détecteurs ont déjà mis en évidence des collisions de trous noirs dans des systèmes binaires, ce ne sont que des trous noirs stellaires. On attend beaucoup d'un autre interféromètre qui, lui, devrait se trouver dans l'espace à l'horizon des années 2030 : eLisa.

Avec lui on devrait pouvoir détecter des collisions de trous noirs supermassifs et aussi ce que les astrophysiciens relativistes ont baptisé des événements de la classe des « extreme mass ratio inspirals » (EMRI). En effet eLisa est sensible à des ondes gravitationnelles de basses fréquences que ne peuvent détecter des instruments terrestres comme Ligo et Virgo. De quoi s'agit-il ?

 

Les ondes gravitationnelles et les « extreme mass ratio inspirals »

Rien de très mystérieux, il s'agirait d'une étoile à neutrons ou d'un trou noir stellaire (voir intermédiaire de faible masse) qui se trouverait en orbite autour d'un trou noir supermassif. Bien qu'à beaucoup plus grande distance de ce trou noir qu'il ne le serait avec un autre objet compact d'origine stellaire, donc contenant moins de 100 masses solaires, la présence d'un trou noir supermassif dépassant le million de masses solaires en ferait tout de même une puissante source d'ondes gravitationnelles à cause du rapport de masse extrême entre les deux objets.

Elle le serait alors qu'en vertu d'une des lois de Kepler la période orbitale de l'astre compact le moins massif est encore longue, et qu'il lui faudrait boucler encore 10.000 orbites environ en spirale en perdant de l'énergie sous forme d'ondes gravitationnelles avant d'entrer en collision avec le trou noir supermassif.

Une simulation crédible de la trajectoire d'un trou noir intermédiaire contenant 270 masses solaires autour d'un trou noir supermassif contenant trois millions de masses solaires. Le signal des ondes gravitationnelles monte en fréquence alors que les deux objets se rapprochent comme sa transcription dans le domaine sonore l'illustre bien. © Steve Drasco

Les astrophysiciens relativistes ont montré que le petit corps compact se comporterait alors comme une sonde ayant tout le temps de cartographier avec précision la structure du champ de gravitation autour du géant, qui serait un trou noir de Kerr en rotation. Il deviendrait alors possible de tester fortement la théorie des trous noirs et donc indirectement la théorie de la relativité générale d'Einstein. Plusieurs variantes d'une théorie relativiste de la gravitation avec un espace-temps courbe gouverné par d'autres équations que celles d'Einstein, par exemple en relation avec la théorie des supercordes, ont en effet été découvertes. Mieux, nous pourrions peut-être découvrir que les trous noirs supermassifs sont en fait des trous de ver.

En bonus, l'émission d'ondes avec un EMRI permet de remonter précisément à la masse et au moment cinétique d'un trou noir supermassif. En dressant des statistiques avec de nombreuses sources, on peut alors poser des contraintes sur l'origine et le mode de croissance des trous noirs supermassifs. Or, c'est une importante fenêtre sur l'histoire des galaxies.

La cosmologie est elle aussi impactée par des découvertes d'EMRI car on peut tirer du signal gravitationnel une estimation directe de la distance du trou noir supermassif impliqué dans une galaxie, dont on peut mesurer le décalage spectral. Plutôt que de s'appuyer sur une échelle de méthodes pour mesurer les distances cosmologiques, méthodes introduisant chacune une erreur, des mesures directes fourniraient des estimations de la constante de Hubble plus précises et donc susceptibles de révolutionner notre détermination de la nature de l'énergie noire accélérant l'expansion du cosmos observable.

Une image de synthèse représentant un modèle de la courbure de l'espace d'un petit objet compact en orbite rapproché autour d'un trou noir supermassif, déformant lui aussi l'espace-temps. © Nasa 

 

Un effet Doppler pour détecter les ondes gravitationnelles

Aujourd'hui, une équipe internationale d'astrophysiciens menée par Deniz Soyuer de l'université de Zurich, en Suisse, vient de publier un intéressant article disponible en accès libre sur arXiv renouvelant une idée déjà mise en pratique depuis presque 50 ans, et plus précisément depuis le lancement de la célèbre mission Pioneer 11 qui survola Jupiter puis Saturne.

On peut montrer que le passage d'une onde gravitationnelle dans le Système solaire va modifier la propagation des ondes radio entre la Terre et une sonde telle Pioneer 11 ou New Horizons, comme elle le fait pour les faisceaux laser de Ligo et Virgo. Un décalage Doppler en résulte mais il est très faible et facilement dégradé et bruité. De fait, aucune des missions longue distance telle Cassini n'a mis en évidence cet effet à ce jour.

Mais, selon Soyuer, les progrès technologiques changent la donne et les prochaines missions de la Nasa envisagées en direction d'Uranus et surtout de Neptune, comme la mission Trident, pourraient détecter les ondes gravitationnelles associées aux EMRI à l'horizon des années 2030 et donc servir de complément à eLisa.

Source: https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/ondes-gravitationnelles-ondes-gravitationnelles-seraient-detectables-missions-destination-neptune-85679/?fbclid=IwAR0dRfvXGj937hA86qOZ3QpZb-cjt0K5XSYXalDValMjQ2YOvf0jK_9HM5E&utm_content=buffer2d93c&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura

Perseverance : qu'est-ce que la SuperCam ?

Rémy Decourt

Journaliste

Publié le 20/02/2021

 [EN VIDÉO] Perseverance : découvrez l'instrument SuperCam, ses yeux et ses oreilles  Présentation de l'instrument SuperCam qui équipe le rover Perseverance de la Nasa. Plus de 300 personnes en France ont été impliquées dans son développement et sa fabrication. SuperCam réalisera des tirs lasers dont l'objectif est d'analyser la composition chimique des roches et de détecter la présence éventuelle de molécules organiques. 

 

SuperCam, un des principaux instruments installés à bord du rover Perseverance a pour objectifs de chercher des traces de vie fossile et d'identifier les échantillons qui pourraient revenir sur Terre. Francis Rocard, responsable des Programmes d'Exploration du Système solaire au Cnes (maître d'ouvrage de la partie française de l'instrument) nous explique son fonctionnement et les attentes des scientifiques. Passionnant.

Parmi les sept instruments scientifiques de la mission Perseverance se trouve l'instrument SuperCam développé conjointement par un ensemble de laboratoires (Irap, Lesia, Latmos, LAB, IAS, Isae), universités et industriels français et américains (Lanl). Cet instrument, qui est la version boostée de ChemCam à bord du rover Curiosity de la Nasa, est conçu pour « chercher des traces de vie éteintes sur la Planète rouge et identifier les échantillons les plus intéressants à rapporter sur Terre », nous explique Francis Rocard, responsable des Programmes d'Exploration du Système solaire au Cnes (maître d'ouvrage de la partie française de l'instrument).

SuperCam est une évolution par rapport à ChemCam dont « il hérite du procédé Libs (en français spectroscopie de plasma induit par laser) qui consiste à utiliser un laser pour vaporiser le matériau à étudier, puis à analyser par spectrométrie la lumière émise par le plasma ainsi créé pour en déterminer la composition élémentaire, atome par atome ». Alors que ChemCam utilisait « seulement » le Libs pour déterminer la composition des roches et des sols, SuperCam intègre deux autres techniques d'analyse à distance, la spectrométrie Raman et l'infrarouge passif, ce qui va lui permettre d'acquérir des informations sur « la composition minéralogie et moléculaire, voire la présence éventuelle de matière organique sur la roche étudiée ».

 

Le saviez-vous ?

Les différentes techniques d'analyse de SuperCam fonctionnent à distance : jusqu’à 7 mètres pour le Libs, 12 mètres pour le Raman, et jusqu’à l’horizon pour la spectroscopie IR et l’imagerie. 

Installation de SuperCam sur le mat du rover Perseverance. © Nasa, JPL, Cnes 

Deux autres nouveautés sont à signaler. La caméra de contexte, en noir et blanc sur ChemCam, sera en couleur. « Elle photographiera en haute résolution les cibles analysées. » Un microphone, fourni par l'Isae-Supaéro, a été installé sur l'instrument, ce qui aidera à mieux connaître les propriétés mécaniques des roches en étudiant les sons associés aux impacts laser sur la roche martienne qui seront différents en fonction de la dureté et de la quantité de minéral abrasé.

« L'interprétation des sons (les tic-tic des impacts laser contre la roche) donnera des indications sur la structure et la dureté de la roche ». Ce microphone sera également utilisé pour écouter les vents martiens ainsi que les sons et bruits du rover, ce qui devrait aider les contrôleurs au sol à surveiller l'état de fonctionnement de Perseverance.

L'instrument SuperCam installé sur le rover Perseverance. La photographie a été prise en juillet 2019 dans les installations du JPL, à Pasadena en Californie. © Nasa, Cnes, JPL-Caltech 

 

Identifier les échantillons à rapporter sur Terre

Parmi les sept instruments du rover, SuperCam sera le seul à pouvoir effectuer des mesures au-delà d'un périmètre de deux mètres. Il sera donc utilisé pour guider Perseverance en direction des roches « identifiées comme intéressantes » qui seront ensuite étudiées de près par les instruments de contact (Pixl et Sherloc) et sur lesquelles seront prélevés des échantillons. En fonction des résultats, l'équipe du rover « décidera de leur intérêt scientifique et s'il faut réaliser un prélèvement afin de le rapporter sur Terre ». Dans ce cas, un « carottage sera réalisé et l'échantillon placé dans un des 36 tubes ». Ces échantillons seront récupérés par le Fetch rover de l’ESA qui sera lancé en 2026 sur l'atterrisseur américain équipé du MAV...

VOIR AUSSIPerseverance embarque deux micros qui nous feront entendre les sons de Mars pour la première fois

Après les missions Viking de la Nasa (1976), les scientifiques ne cherchent plus la vie « vivante » en surface : « Nous estimons qu'elle n'existe pas en surface ou dans les premiers mètres du sous-sol ». Si elle existe, elle « pourrait se situer dans des niches biologiques situées à deux ou trois kilomètres de profondeur », voire avoir « un lien avec les émissions de méthane détectées dans l'atmosphère martienne ». Cependant, ces émissions « nous rendent perplexes car, certes, elles pourraient trahir l'existence de micro-organismes mais d'autres explications non liées à la vie sont également possibles, et les mesures actuelles ne permettent pas de trancher ».

Principe de fonctionnement de SuperCam. Concrètement, le Libs sublime, avec un laser pulsé, les roches afin de déterminer la composition élémentaire. Cela a aussi pour effet de dépoussiérer la roche autour de l’impact et de la mettre à nu, ce qui va permettre aux mesures Raman et infrarouge de déterminer la nature des molécules et la composition minéralogique des minéraux. Cette image montre la zone d'impact de plusieurs tirs laser pulsé effectués par l'instrument ChemCam de Curiosity. © Nasa/JPL-Caltech/Lanl/Cnes/Irap 

Depuis 1976, la stratégie de la Nasa, du Cnes et de l'ESA est de « chercher des traces anciennes de vie éteinte en [se] basant sur les caractéristiques intrinsèques de la vie terrestre, seul exemple de vie que nous connaissons ». La tâche est tout sauf simple car le vivant n'est pas la seule source de matière organique. Les comètes ou les astéroïdes sont aussi des sources potentielles ! Après 8 ans d'exploration, Curiosity a certes montré que le cratère Gale avait été un habitable dans un lointain passé, qui se mesure en milliards d'années, mais sans pouvoir préciser pendant combien de temps. Mais, s'il a bien trouvé de la matière et des composés organiques, il n'a pas été possible d'en déterminer l'origine biologique ou minérale. Parmi les exemples de biosignatures que devrait chercher Perseverance, on citera les « molécules prébiotiques dont on sait que sur Terre le biologique les synthétise tels les acides aminés et les protéines » ou bien la mesure du rapport isotopique 12C/13C qui oscille en 89 (origine minérale) et 91-92 (origine biologique).

Emplacements des sept instruments de Perseverance. © Nasa, JPL-Caltech 

Dernier exemple, la « découverte de molécules chirales » dont certaines, comme quelques acides aminés sont « chimiquement identiques mais sont symétriques dans un miroir (comme les mains par exemple) ». Alors que le minéral produit les 2 formes en quantité égale, en se développant, la vie a sélectionné et favorisé une seule des deux formes, de sorte que « la mesure de la chiralité serait un indice fort sur l'existence passée d'une vie sur Mars ». À suivre donc.

 

CE QU'IL FAUT RETENIR

SuperCam est une évolution par rapport à ChemCam.

Il aidera à identifier les échantillons qui seront rapportés sur Terre.

Il cherchera des traces de vie éteintes.

Il intègre deux techniques d’analyse à distance que n'a pas ChemCam : la spectrométrie Raman et l’infrarouge passif. 

Source: https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/mars-perseverance-quest-ce-supercam-82180/?utm_content=buffer02a48&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura&fbclid=IwAR047b5WzEMZRPDmaGAal_3iUQsrMTAs5pnyiQEUsYd6aE3OYOK4NACSy0o

Des restes de planètes désintégrées découverts autour de naines blanches

 

 

Laurent Sacco

Journaliste

Publié le 16/02/2021

L'étude des atmosphères des cadavres d'étoiles que sont les naines blanches avait déjà permis de découvrir des traces de cadavres de planètes rocheuses, mais c'est la première fois que l'on trouve une preuve convaincante des restes vaporisés dans ces atmosphères de la croûte d'une exoterre.

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 [EN VIDÉO] Mission Gaia : la Voie lactée bientôt cartographiée  La mission Gaia de l'ESA a mesuré les positions et les vitesses d'un milliard d'étoiles dans la Voie lactée. Cela va permettre de reconstituer l'histoire de notre Galaxie, de mieux connaître sa structure mais aussi de partir à la chasse à la matière noire et aux exoplanètes. 

 

Le prix Nobel de physique 2019 a récompensé les Suisses Michel Mayor et Didier Queloz pour leur découverte de la première exoplanète autour d'une étoile sur la séquence principale. Depuis plus d'un quart de siècle, le nombre de détections de ces astres a été grandissant. De plus, contrairement à ce que l'on pouvait croire il y a encore 100 ans, lorsque l'on pensait le modèle cosmogonique de Kant-Laplace réfuté et le modèle de naissance des planètes lors de rares rencontres rapprochées entre les étoiles favorisé (voir le traité d’Harold Jeffreys sur ces questions), nous savons que la formation planétaire est aussi inévitable que la naissance des étoiles.

En bonus, les instruments désormais à la disposition de la noosphère non seulement nous montrent divers stades d'évolution des disques protoplanétaires où naissent des Jupiter chaudes, des superterres et même des exocomètes - nous permettant également de préciser nos modèles de la naissance du Système solaire -, mais ces yeux de l'Humanité nous montrent aussi le destin que peut attendre la Terre lorsque le Soleil aura atteint le stade de naine blanche après celui de géante rouge.

Extrait du documentaire Du Big bang au Vivant (ECP Productions, 2010), Jean-Pierre Luminet parle de l'évolution des étoiles de type solaire, leur transformation en géantes rouges puis en naines blanches. © Jean-Pierre Luminet

Rappelons à ce sujet que la majorité des étoiles dans la Voie lactée sont des naines, des rouges en particulier comme Proxima Centauri ou Trappist-1. Il y a aussi de nombreuses naines jaunes comme notre Soleil. Elles partageront toutes un destin commun avec les étoiles de moins de huit masses solaires, elles ne finiront pas en supernovae SN II. Elles finiront toutefois par mourir en épuisant leur carburant nucléaire et elles se transformeront alors en naines blanches, une fois les réactions thermonucléaires de type proton-proton et CNO devenues impossibles.

Si les astronomes ont fait la découverte des naines blanches au XVIIIe siècle, ils n'ont commencé à se rendre compte à quel point ces astres étaient exotiques qu'au tout début du XXe siècle avec la détermination de l'extraordinaire densité des naines blanches. Une valeur de l'ordre de la tonne par centimètre cube fut en effet déduite de l'observation d'étoiles comme Sirius B.

La mécanique quantique jointe à la théorie de la relativité restreinte explique cet état de la matière dans une naine blanche. Ces mêmes lois de la physique vont la forcer à se cristalliser à force de se refroidir, donnant des sortes de diamants de la taille de la Terre à partir de leur noyau très riche en carbone (un cristal de Wigner pour être précis). Certaines finiront parfois sous forme de supernovae SN Ia lorsqu'elles sont en couple dans un système binaire.

 

Que deviendra la Terre lorsque le Soleil deviendra une géante rouge ?

La théorie de l'évolution stellaire, amplement vérifiée par les observations, nous dit que les couches supérieures du Soleil en phase géante rouge pourraient bien atteindre l'orbite de la Terre qui sera donc soumise à des températures élevées. Certainement aussi en raison de la modification du champ de gravité du Soleil, puisqu'il se sera dilaté, on peut s'attendre à des modifications des orbites des corps célestes du Système solaire. D'importantes collisions pourraient alors se produire.

De fait, comme Futura l'expliquait dans le précédent article ci-dessous, en analysant l'atmosphère de la naine blanche NLTT 43806, des astrophysiciens y ont trouvé des traces d'anomalie chimique montrant que des matériaux planétaires, vraisemblablement issus d'une collision entre une exoterre et une exothéia, étaient tombés à la surface de la naine blanche.

D'autres cas de « contamination » d'atmosphères de naines blanches trahissant des destructions d'exoplanètes ont été démontrés mais, jusqu'à présent, il s'agissait surtout de traces de cœur et de manteau rocheux d'exoplanètes défuntes. Malgré l'exemple de NLTT 43806, on avait pas encore de preuves convaincantes de l'existence de restes des roches constituant la croûte d'une exoterre.

Une vue d'artiste de la naissance et de la mort du Système solaire. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa

Cela vient de changer comme le prouve la publication d'un article dans Nature Astronomy dont on peut trouver une version en accès libre sur arXiv et qui est le fruit du travail d'une équipe internationale de chercheurs, menée par des membres de l'Université de Warwick.

Les chercheurs ont dépouillé des données spectrales concernant l'atmosphère de plusieurs naines blanches dans les catalogues d'observations menées avec le satellite Gaia de l'ESA et les instruments au sol du fameux Sloan Digital Sky Survey. Il est possible avec ces données de déterminer la présence et les abondances des éléments chimiques. En l'occurrence, les chercheurs ont trouvé dans plusieurs des atmosphères de ces naines blanches des anomalies concernant ces abondances, c'est-à-dire des contradictions entre les faits et les prédictions de la composition chimique des naines blanches basées sur la théorie de l'évolution stellaire.

Ces anomalies reposent en premier lieu sur la détection des raies spectrales du lithium et du potassium et la comparaison des abondances de ces éléments avec celles déduites de la même manière des raies du sodium et du calcium. Un joli exercice qu'aurait sans doute apprécié à sa juste valeur le regretté Jean-Claude Pecker, grand spécialiste de l'étude des atmosphères stellaires.

 

Une chute continuelle de débris d'exoterre ?

Les astrochimistes ont constaté que le rapport des éléments correspondait à la composition chimique de la croûte de planètes rocheuses comme la Terre et Mars, si ces croûtes étaient vaporisées et mélangées dans les couches extérieures gazeuses de l'étoile pendant 2 millions d'années. C'est la première fois que l'on obtient une preuve convaincante de l'existence de ce matériau crustale car le lithium et le potassium sont présents en faible quantité comparativement aux roches du manteau ou du cœur de la Terre et aussi, on le pense, d'autres planètes telluriques du Système solaire. Auparavant, on n'avait pas utilisé de mesures concernant des naines blanches suffisamment refroidies pour voir clairement ce signal dans les atmosphères.

Une vue d'artiste de la collision entre la jeune Terre et Théia. © Nasa, JPL-Caltech 

Les quantités de lithium et de potassium déterminées dans plusieurs naines blanches sont équivalentes à celles contenues dans des astéroïdes du Système solaire dont la composition est proche de celle de la croûte terrestre, et qui aurait quelques dizaines de kilomètres de rayon.

Les chercheurs en tirent la conclusion que les quantités mesurées viennent non pas de l'accrétion d'une planète rocheuse entière mais de petits corps célestes issus de la destruction d'une telle planète.

Dans le cas de l'une des naines blanches considérées, sa masse - plus de 70 % plus élevée que la moyenne - implique un champ de gravitation qui aurait dû faire sédimenter les noyaux de lithium et de potassium dans l'étoile et donc les faire disparaître de son atmosphère.

Il faut donc faire intervenir un apport continuel, ce qui suggère la présence d'un disque de débris proche, peut-être issus de la destruction d'une exoterre par les forces de marée de la naine blanche. De fait, la naine blanche en question rayonne plus dans l'infrarouge qu'elle ne le devrait, sauf à postuler un disque de poussières chauffées par le rayonnement de la naine blanche dont la surface dépasse la température de celle du Soleil et qui re-rayonnerait ensuite dans l'infrarouge.

Nous ne sommes qu'au début de ce genre d'études. Tout comme Gaia permet de faire de l'archéologie galactique, l'étude des atmosphères des naines blanches nous permet donc de faire de l'archéologie des planètes disparues.

 

 

Source: https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronomie-restes-planetes-desintegrees-decouverts-autour-naines-blanches-32869/?fbclid=IwAR1ObKg32CHsQ44st19M7tQlGBUBLVDv0WPl6efiJVOUWFnbQSnXX24xEtc&utm_content=buffer12c9e&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura

Spaceborne, un supercalculateur doté d'une IA à bord de la Station spatiale

 

Rémy Decourt

Journaliste

Publié le 16/02/2021

 [EN VIDÉO] ISS : incroyable visite guidée de la Station spatiale  L’astronaute américain Randy Bresnik partage son regard sur les coulisses de la Station spatiale, et veut nous montrer sa beauté intérieure. 

Hewlett-Packard Enterprise (HPE) va envoyer son second supercalculateur à bord de la Station spatiale internationale. Ce Spaceborne Computer-2, c'est son nom, est la seconde unité utilisée à bord du complexe orbital, après le premier Spaceborne utilisé de 2017 à 2019. Spaceborne Computer-2 amène l'intelligence artificielle et l'edge computing dans l'ISS, avec à la clé une capacité inédite d'analyser les données sur place et une réduction du temps de traitement de plusieurs mois à seulement quelques minutes.

Lors du prochain vol de ravitaillement de la Station spatiale internationale, le cargo Cygnus transportera plus de 3,5 tonnes de fret, dont trois expériences du Cadmos pour la mission Alpha de Thomas Pesquet et le supercalculateur Spaceborne Computer-2 de Hewlett-Packard Enterprise.

Après une première expérience réussie avec le Spaceborne Computer-1, entre 2017 et 2019, qui a permis de s'assurer que ce type de produits informatiques standards de hautes performances (HPC) était capable de fonctionner dans l'espace sans détériorer ses performances, la Nasa s'apprête à tester un système encore plus avancé.

Le Spaceborne Computer-2 comprend le HPE Edgeline Converged EL4000 Edge System, un système robuste et compact conçu pour fonctionner dans des environnements complexes soumis à des chocs, des vibrations et des températures élevées. Il permet de traiter la puissance de calcul à la périphérie afin de collecter et d'analyser des volumes de données provenant de dispositifs et de capteurs dispersés à distance dans l'espace. © Hewlett-Packard Enterprise 

 

Une vitesse de calcul deux fois plus rapide

Spaceborne Computer-2 proposera une vitesse de calcul deux fois plus rapide grâce au edge computing alimenté par le système HPE Edgeline Converged Edge et le serveur HPE ProLiant. Il prendra en charge et traitera des données provenant de toute une série de dispositifs, y compris des satellites et des caméras, en temps réel. Il sera également équipé d'unités de traitement graphique (GPU) pour traiter efficacement des données nécessitant une résolution d'image plus élevée, comme les clichés des calottes glaciaires polaires terrestres ou des radiographies médicales. Les capacités des GPU permettront également de soutenir des projets spécifiques utilisant l'IA et le machine learning.

 

“La fiabilité informatique spatiale du Spaceborne Computer-2 permettra aux astronautes de suivre chaque étape de leur expérience sur place et en temps réel“

 

« La fiabilité informatique spatiale du Spaceborne Computer-2 permettra aux astronautes de suivre chaque étape de leur expérience sur place et en temps réel. La façon de mener des recherches dans l'espace en sera transformée, puisque les astronautes pourront s'appuyer sur des données facilement disponibles améliorant la prise de décision », a déclaré le Professeur Mark Fernandez, architecte de solutions, Converged Edge Systems à HPE, et chercheur principal de Spaceborne Computer-2.

Dit autrement en termes plus simples, la puissance de calcul du Spaceborne Computer-2 va permettre aux astronautes d'obtenir plus rapidement les résultats de leurs calculs dans une très grande variété de thématiques. Cela permettra, par exemple, d'éliminer le temps de latence associé à l'envoi de données depuis la Terre pour s'attaquer à la recherche et obtenir immédiatement des informations pour des projets tels que l'analyse en temps réel d'images satellite avec l'intelligence artificielle.

VOIR AUSSIAitken, un supercalculateur pour faire atterrir des humains sur la Lune

 

Accélérer le temps de traitement de plusieurs mois

L'utilisation de ce supercalculateur vise donc à démontrer que le traitement des données scientifiques des expériences peut être traité à bord de l'ISS. Ce qui élimine la nécessité de les envoyer sur Terre à des fins d'analyse, et devrait permettre d'obtenir plus rapidement les résultats passant ainsi de plusieurs à mois à seulement quelques minutes.

En démontrant que de telles machines sont capables de résister aux contraintes de l'environnement spatial, à savoir l'apesanteur et les niveaux élevés de rayonnement qui peuvent endommager le matériel informatique - ce qui imposait jusqu'ici de traiter et analyser l'essentiel de ces données sur Terre pour être sûr de leur intégrité -, HPE et la Nasa ouvrent de nouvelles opportunités en matière d'exploration spatiale. En effet, en matière de voyages spatiaux habités vers la Lune, vers Mars, l'amélioration de la fiabilité informatique embarquée est une nécessité.

Par exemple, grâce aux évolutions du Spaceborne Computer-2, les temps de latence et d'attente liés à l'envoi de données depuis et vers la Terre seront réduits. À titre d'exemple, les astronautes vont pouvoir entreprendre des recherches et obtenir immédiatement des informations pour toute une série de projets :

Surveillance en temps réel de l'état physiologique des astronautes par le traitement des rayons X, des sonogrammes et d'autres données médicales pour accélérer le temps de diagnostic dans l'espace.

Comprendre les données des capteurs à distance : des centaines de capteurs placés sur l'ISS et sur des satellites par la Nasa et d'autres organisations collectent des volumes importants de données dont le traitement nécessite une excellente bande passante pour être envoyés sur Terre. Avec le Spaceborne Computer-2, les chercheurs pourront traiter les images, les signaux et d'autres données directement à bord, tels que :

la circulation routière, en examinant plus largement le nombre de voitures sur la route et même dans les parkings ;

la qualité de l'air en mesurant le niveau des émissions et autres polluants dans l'atmosphère ;

le suivi des objets se déplaçant dans l'espace et dans l'atmosphère, des avions aux lancements de missiles.

Source: https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronautique-spaceborne-supercalculateur-dote-ia-bord-station-spatiale-85760/?utm_content=buffer46552&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura&fbclid=IwAR26DdUu0kVBDZahgudTwsybWiDBUSDrzC9pRWETtyXtOKGPngVadVivjoA

Perseverance débarque sur Mars : comment suivre son atterrissage en direct ?

 

Xavier Demeersman

Journaliste

Publié le 17/02/2021

Jeudi soir, à partir de 20 h 30, l'un des plus grand moment spatial de l'année nous attend : l'atterrissage sur Mars du rover Perseverance. Étape cruciale de cette mission qui va rechercher des traces de vies anciennes dans dans un milieu où l'eau coulait.

Le grand jour arrive ! Ne manquez pas surtout, ce jeudi 18 février, à partir de 20 h 30, l'événement spatial majeur de ce début d'année 2021 qu'est l'atterrissage sur Mars du dernier-né des rovers de la Nasa : Perseverance -- vous pouvez aussi le surnommer « Percy » --, de la mission Mars2020.

VOIR AUSSI Mars : le rover Perseverance en 12 chiffres clés

Cela ne sera pas un coup d'essai pour l'Agence spatiale qui a déposé son premier rover il y a 24 ans, mais cela promet quand même d'être intense et palpitant car, rappelons-le, si une des étapes de la séquence nommée Entry, Descent and Landing (EDL) venait à faire défaut, « c'est terminé ! », explique Olivier Sanguy, dans l’entretien qu’il nous a accordé sur ce moment crucial qui attend Perseverance. Un moment, déjà vécu et que les membres du JPL il y a qualifient à juste titre de « sept minutes de terreur ».

Rejoignez-nous sur Futura dans les étoiles !

À 21 h 36, le rover encapsulé dans son vaisseau de croisière plongera dans l'atmosphère de Mars à quelque 20.000 km/h... Et donc, en l'espace de sept minutes, et une enchainement d'actions programmées, il devra se poser en douceur à l'intérieur de l'ellipse choisie dans le cratère Jezero. Une ellipse qui est 10 fois plus petite que celle de Curiosity dans le cratère Gale, pour son atterrissage en 2012.

Frissons garantis, donc, pour cet événement réunissant en direct sur Futura dans les étoiles (Facebook), Twitch et Youtube, le planétologue Charles Frankel (nous avions eu le plaisir de commenter ensemble le lancement de Perseverance il y a sept mois), Thomas Fauchiez, astrophysicien au Goddard Space Flight Center de la Nasa, et Nathan Le Guennic, ingénieur spatial.

Rejoignez-nous !

Vivez en direct l'atterrissage de Perseverance avec Futura. 

Source: https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/perseverance-perseverance-debarque-mars-suivre-son-atterrissage-direct-85804/?utm_content=bufferadeb6&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura&fbclid=IwAR1QO8xI1Q9fwMnm7J0NOeYu0UmxBwDYsvj6ST7fdLZHYjUvKQiEhZtKQQs

Hubble débusque plus de 20 trous noirs regroupés au même endroit

 

 

Laurent Sacco

Journaliste

Publié le 12/02/2021

On s'attendait à trouver un représentant des mythiques trous noirs de masse intermédiaire au cœur de l'amas globulaire NGC 6397 en utilisant les observations de Hubble et de Gaia. Mais, à la place, on a découvert une population dense de trous noirs au cœur de cet amas dont le diamètre est inférieur à 100 années-lumière.

 

 

On sait reproduire sur ordinateur l’effondrement gravitationnel des étoiles ayant épuisé leur carburant nucléaire central et l'on sait qu'en utilisant les lois de la physique connues, un trou noir doit inévitablement se former. Des candidats au titre de trou noir stellaire, contenant quelques dizaines de masses solaires tout au plus ont été détectés dès les années 1970, notamment à cause des rayons X qu'émettent les disques d'accrétion qui les entourent.

Dès les années 1960, la découverte des quasars a rapidement été interprétée en imaginant qu'il s'agissait cette fois-ci de trous noirs supermassifs accrétant, là aussi, de la matière. Cette hypothèse s'est renforcée au cours des cinquante dernières années, d'abord et en particulier avec les travaux des prix Nobel de physique Andrea Ghez et Reinhard Genzel, puis plus récemment avec les résultats des observations de la collaboration Event Horizon Telescope.

Toutefois, ces objets qui contiennent au moins un million de masses solaires ont une origine qu'il est beaucoup plus difficile de déterminer clairement. Plusieurs hypothèses ont été proposées dont celle des trous noirs intermédiaires avec des masses seraient comprises entre une centaine de masses solaires et un million de fois la masse du Soleil. Des fusions répétées de ces trous noirs pourraient rendre compte de l'existence des trous noirs supermassifs ; or, il est plus facile de faire naître des trous noirs de masses intermédiaires que ces géants.

Encore faut-il qu'ils existent, depuis quelques décennies les astrophysiciens sont partis à leur recherche. Quelques candidats à ce titre ont été trouvés et les théoriciens ont également avancé que les amas globulaires pouvaient être des lieux de genèse assez propices à la naissance des trous noirs intermédiaires. La densité d'étoiles dans un amas globulaire est nettement plus élevée que dans une galaxie standard. Des processus de friction dynamique résultant du gaz d'étoile sur des astres compacts comme les naines blanches, les étoiles à neutrons et les trous noirs stellaires - selon une célèbre formule déterminée par le prix Nobel de physique Chandrasekhar - favorisent une sorte de sédimentation de ces objets au cœur des amas globulaires, et donc les rencontres et les fusions dans les cœurs denses en étoiles de ces amas.

Une présentation de la découverte des trous noirs au cœur de NGC 6397. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa, ESA, Hubble Space Telescope

 

Vingt trous noirs dans une sphère de 34 années-lumière de rayon

Eduardo Vitral et Gary A. Mamon sont deux chercheurs en poste à l'Institut d'astrophysique de Paris et c'est en partant à la recherche des trous noirs de masses intermédiaires qu'ils ont dirigé leur regard en direction d'un amas globulaire parmi les 150 environ connus de la Voie lactée, ceux-ci comportant jusqu'à un million d'étoiles rassemblées dans des sphères dont les diamètres ne sont que de quelques centaines d'années-lumière tout au plus.

Il se nomme NGC 6397, se trouve à environ 7.800 années-lumière du Système solaire et la quantité d'étoiles sorties de la séquence principale sur le fameux diagramme de Hertzsprung-Russell (comme le fera le Soleil d'ici cinq milliards d'années) laisse penser qu'il est très âgé, s'étant formé il y a environ 13,4 milliards d'années.

Les deux astrophysiciens, comme ils l'expliquent dans un article en accès libre sur arXiv, avaient entrepris d'analyser des données concernant les vitesses, positions et distances des étoiles dans cet amas qui ont été collectées pendant quelques années à l'aide du télescope Hubble et du satellite Gaia pour l'essentiel. Ils ont exprimé le contenu de ces observations dans un communiqué de la Nasa et de l'ESA. Mamon explique ainsi que : « Notre analyse a établi que les caractéristiques des formes des orbites des étoiles sont presque distribuées de façon aléatoire dans tout l'amas globulaire, plutôt que systématiquement circulaires ou très allongées. » Vitral de son côté précise : « Nous avons trouvé des preuves très solides de la présence d'une masse invisible dans les régions centrales denses de l'amas, mais nous avons été surpris de constater que cette masse supplémentaire n'est pas ponctuelle mais étendue sur quelques pourcents de la taille de l'amas. »

En clair, il ne pouvait pas y avoir un trou noir intermédiaire mais bien une collection de trous noirs de type stellaire, attendu que la théorie de l'évolution stellaire pour un amas globulaire ne pouvait pas s'accommoder de l'hypothèse que les astres forcément très peu lumineux détectés indirectement soient des membres de populations d'étoiles à neutrons ou de naines blanches au cœur de l'amas.

Si l'on peut généraliser ce résultat à d'autres amas globulaires autour d'autres galaxies, il serait intéressant de pouvoir déterminer à quel point des collisions entre ces trous noirs contribuent aux sources d'ondes gravitationnelles que peuvent détecter Ligo et Virgo.

 

CE QU'IL FAUT RETENIR

On ne comprend pas très bien l’origine des trous noirs supermassifs contenant de quelques millions à quelques milliards de masses solaires.

Parmi les hypothèses avancées pour l'expliquer, on fait intervenir des trous noirs de plus petite taille, contenant entre cent et quelques centaines de milliers de masses solaires. On les appelle des trous noirs de masses intermédiaires, des Intermediate-mass black holes, en anglais, ou IMBH.

Ils se trouveraient au cœur des galaxies naines ou des amas globulaires, et lors de collisions entre galaxies ces trous noirs fusionneraient.

Quelques candidats au titre d'IMBH ont été découverts par leurs émissions de rayons X et localisés hors des grandes galaxies avec l'aide du télescope Hubble dans le cas de la source 3XMM J215022.4−055108.

Mais, en cherchant dans l'amas globulaire NGC 6397, ce sont au moins 20 trous noirs stellaires qui ont été découverts.

 

Cette impression d'artiste représente une étoile déchirée par les forces de marée d'un trou noir de masse intermédiaire (IMBH), entouré d'un disque d'accrétion. © ESA, Hubble, M. Kornmesser 

Les trous noirs sont parmi les objets les plus opaques de l'Univers. Ils sont cependant parmi les plus attractifs, et c'est par leur pouvoir d'attraction démesuré que nous pouvons les détecter. Les trous noirs géants sont les ogres les plus monstrueux du zoo cosmique, mais ils ne sont pas des armes de destruction massive. Les jets de matière qu'ils produisent auraient contribué à allumer les premières étoiles et à former les premières galaxies. Hubert Reeves et Jean-Pierre Luminet, spécialistes en cosmologie contemporaine, répondent à toutes vos questions. Pour en savoir plus, visitez www.dubigbangauvivant.com. © Groupe ECP, YouTube

Cette image du télescope spatial Hubble a identifié l'emplacement d'un trou noir de masse intermédiaire, pesant 50.000 fois la masse de notre Soleil (ce qui le rend beaucoup plus petit que les trous noirs supermassifs trouvés au centre des galaxies). Le trou noir, nommé 3XMM J215022.4−055108, est indiqué par le cercle blanc. L'imagerie à haute résolution de Hubble montre que le trou noir se trouve à l'intérieur d'un amas dense d'étoiles bien au-delà de notre Galaxie, la Voie lactée. © Nasa, ESA, and D. Lin (University of New Hampshire) 

Une présentation de la découverte de 3XMM J215022.4−055108. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © NASA Goddard

Représentation artistique de la source X, nommée HLX-1 (point lumineux bleu en haut à gauche du bulbe galactique). Elle est située dans la périphérie de la galaxie spirale ESO 243-49. HLX-1 est le candidat le plus solide détecté à ce jour, appartenant à la classe, si longtemps recherchée des trous noirs de masse intermédiaire. © Insu/Heidi Sagerud  

 

 

Source: https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/trou-noir-hubble-debusque-plus-20-trous-noirs-regroupes-meme-endroit-19794/?utm_content=buffer4648a&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura&fbclid=IwAR1m_TeVH-Tolui9YUTc4N8Uw47hsFCyG6nMpQ3tPNMsd4ZNmXl2hw3YBlE

Mars : Olivier Sanguy nous décrypte l’atterrissage risqué du rover Perseverance

 

Nathalie Mayer

Journaliste

Publié le 12/02/2021

 [EN VIDÉO] L'atterrissage du rover Perseverance sur Mars  Animation montrant la séquence EDL, l'entrée, la descente et l'atterrissage de Perseverance à la surface de Mars. 

 

Les passionnés d'exploration spatiale ont rendez-vous avec l'histoire ce jeudi 18 février 2021. Le jour où le rover de la Nasa parti à la recherche de traces de vie sur la planète rouge doit se poser à la surface de Mars. Ce sera après avoir vécu « sept minutes de terreur » ! Une phase des plus critiques qu'Olivier Sanguy, expert de la question à la Cité de l'espace, décortique pour nous.

 

 

Le 30 juillet 2020, Perseverance, le rover de la Nasa, a pris la direction de Mars. Son arrivée sur la planète rouge est désormais imminente. Elle est prévue pour ce jeudi 18 février 2021, à 21 heures 55, heure de Paris. « C'est du moins l'heure à laquelle la Nasa espère recevoir la confirmation d'un bon atterrissage. En tenant compte des délais de télémétrie », nous précise immédiatement Oliver Sanguy, spécialiste des actualités spatiales à la Cité de l'espace.

VOIR AUSSIOù atterrira le rover Perseverance sur Mars ?

Si la confirmation d'un bon atterrissage arrive, c'est que le rover aura survécu à ce que les ingénieurs de la Nasa appellent depuis 2012, les « sept minutes de terreur » ! « L'expression a vu le jour pour l'atterrissage sur Mars d'un autre rover : Curiosity », se souvient Olivier Sanguy.

À l'époque, Adam Steltzner, l'ingénieur en chef du système d'atterrissage, expliquait dans une vidéo de la Nasa : « Du haut de l'atmosphère à la surface de la planète rouge, il faudra à Curiosity environ sept minutes. Et pour que son signal arrive jusqu'à nous, sur Terre, il faudrait quelque 14 minutes. Lorsqu'il nous dira : "J'ai bien pénétré l'atmosphère de Mars." cela fera en réalité déjà sept minutes qu'il sera à la surface. Vivant ou mort ? Nous l'ignorerons. » Le même scénario va se reproduire le 18 février pour Perseverance.

En 2012, la Nasa présentait la nouvelle technologie Sky Crane qui sera réutilisée pour l’atterrissage de Perseverance, le 18 février prochain. © JPL-Caltech, Nasa

 

Un atterrissage nécessairement automatisé

« De toute façon, l'atterrissage d’un rover tel que Perseverance ne pourrait pas être piloté par un humain. Il y a tellement de choses qui s'enchainent, des paramètres tellement précis à prendre en compte qu'il faut nécessairement l'automatiser », souligne Olivier Sanguy. Et si les ingénieurs de la Nasa parlent de sept minutes de terreur, c'est aussi pour ça. Parce que pendant cette phase -- que les initiés appellent la phase EDL pour Entry, Descent, Landing --, un nombre incroyable de choses peuvent mal tourner. « Il y a les grandes procédures. Et pour chacune d'entre elles, il y a une myriade de petits dispositifs qui doivent bien fonctionner. Le tout dans un timing extrêmement précis. »

Revenons sur les différentes étapes. « L'entrée dans l'atmosphère avec une capsule, le recours à un bouclier thermique qui chauffe jusqu'à 1.300 °C, l'ouverture d'un parachute en supersonique, c'est impressionnant. Mais ça a déjà été fait plusieurs fois. Le Sky Crane, en revanche, ne sera utilisé que pour la deuxième fois. » Et à en croire Adam Steltzner, « la technologie a beau être le résultat d'études poussées et raisonnées, elle a tout de même l'air complètement dingue ».

La Cité de l’espace détaille les sept minutes de terreur qui attendent Perseverance, le rover de la Nasa, à son arrivée sur Mars, le 18 février prochain. © Cité de l’espace

 

Pour Perseverance, un atterrissage au millimètre

Alors le Sky Crane, c'est quoi ? C'est une grue volante qui permet d'éviter d'ajouter au poids du rover -- qui pèse déjà une tonne --, celui de jambes et d'une plateforme d'atterrissage. « On est là strictement dans la recherche du gain de masse », nous explique Olivier Sanguy. Strictement ? Pas tout à fait. « En fait, la technologie permet aussi de gagner en précision et en souplesse. Les roues du rover servent de système d'atterrissage final. Cela permet de se poser sur des terrains un peu plus escarpés qu'avec un atterrisseur classique. » De quoi donner un peu d'air à Perseverance. D'autant qu'a priori, le Sky Crane est conçu pour un terrain un peu moins accueillant que celui qui attend le rover de la Nasa du côté du cratère Jezero.

Pour améliorer encore un peu plus la précision de l'atterrissage de Perseverance, les ingénieurs de la Nasa ont imaginé deux nouvelles technologies. Le Range Trigger, tout d'abord. Il interviendra au moment de déclencher le parachute. Rappelons en effet que plus le parachute est ouvert haut, plus le cône d'incertitude à l'arrivée sur Mars est grand. Alors en fonction des données que la sonde récupèrera sur l'état de l'atmosphère martienne -- qui dépend notamment des poussières et des vents, bref, de conditions météorologiques qui ne peuvent pas être prévues avant le lancement du rover depuis la Terre -- ce jeudi 18 février, le parachute s'ouvrira -- déclenché par un mortier -- au mieux, dans une fourchette comprise entre 9 et 13 kilomètres d'altitude.

VOIR AUSSILe voyage de 500 millions de kilomètres de Perseverance vers Mars

Vers quatre kilomètres d'altitude, c'est un autre système qui prendra le relais : la Terrain Relative Navigation. Elle repose sur un ensemble de caméras et de radars qui établiront une cartographie du sol et mesureront la vitesse d'approche de Perseverance. Ces données seront comparées aux cartographies préenregistrées par l'ordinateur de bord. De quoi alimenter le Sky Crane et procéder aux corrections de trajectoires utiles. Avec pour objectif d'atterrir en douceur, dans une ellipse de 7,7 x 6,6 kilomètres autour du point prévu. « Après un voyage dans l'espace de quelque 490 millions de kilomètres, ce n'est pas rien », commente Olivier Sanguy. « L'autre intérêt de la Terrain Relative Navigation, c'est qu'elle peut détecter un obstacle imprévu et décaler le point d'arrivée en fonction. » De quoi garantir à Perseverance, un atterrissage en douceur.

Les sept minutes de terreur qui attendent Perseverance, le rover de la Nasa, à son arrivée sur Mars, le 18 février prochain. Illustration du Cnes et du CNRS. © Cnes, CNRS 

 

« Sur Mars, on atterrit où on peut »

« Il faut garder à l'esprit que sur Mars, on se pose où on peut. Malheureusement, la science est rarement là où on peut se poser. À l'exception notable d'InSight qui avait besoin, pour que son sismomètre fonctionne, d'un environnement plat comme les aiment les ingénieurs. "L'endroit le plus ennuyeux qui se trouve sur Mars", ont-ils estimé à l'époque. Mais un rover permet de se poser là où on peut et de se déplacer ensuite là où on veut. »

À condition de survivre à ces fameuses sept minutes de terreur. Sept minutes au cours desquelles « si le largage du bouclier ne se fait pas, c'est terminé. Si le parachute ne s'ouvre pas, c'est terminé. Si le Sky Crane ne se détache pas, c'est terminé. Si le petit dispositif qui doit couper les câbles par lesquels le rover descend dès qu'il touche le sol ne fonctionne pas, c'est terminé. Le Sky Crane irait alors s'écraser au loin, traînant lamentablement le rover derrière lui. Ou il resterait en vol et finirait par s'écraser sur le rover. Tout cela tient à des lames actionnées par un petit explosif pour aller sectionner les câbles. Même si cela fonctionne, mais pas dans le bon timing, c'est terminé. Si cela se fait trop tôt, le rover s'écrase. Si cela se fait trop tard, le rover est traîné », souligne Olivier Sanguy.

« Bien sûr, tous ces systèmes sont testés. Les moyens sont mis pour que tout fonctionne. Mais nous ne saurons pas avant ce jeudi à 21 heures 55 si tout s'est réellement bien passé pour Perseverance. » Rendez-vous sur le live de Futura pour suivre cet atterrissage historique en direct.

Source: https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/mars-2020-rover-mars-olivier-sanguy-nous-decrypte-atterrissage-risque-rover-perseverance-84881/?utm_content=buffer6308f&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura&fbclid=IwAR3eQtoKOD0DUmwKF5fRULUGCblEG8NA4wVMpyc4AtSNoQ1Lf3rykGhu_T0