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    LE 10.01.2020: Actualité de la météo,de l'astronomie et de la science/Le système Alpha Centauri pourrait avoir des conditions de vie favorables

    Le système Alpha Centauri pourrait avoir des conditions de vie favorables

    Le rayonnement X ne représente aucune menace pour les planètes en orbite autour de ces deux étoiles proches du Soleil.

    Par Amber Jorgenson  | Publication: vendredi 8 juin 2018

    ChandraScoutsNearestStarSystemforPossibleHazards

    Alpha Centauri est le système stellaire le plus proche de la Terre, et il abrite des étoiles semblables au soleil. Assise à seulement 4 années-lumière de distance, soit 25 billions de miles (40 billions de kilomètres), Chandra a découvert que deux de ses étoiles pouvaient avoir des conditions favorables pour des exoplanètes habitables.

    Rayons X: NASA / CXC / Université du Colorado / T.Ayres; Optique: Zdeněk Bardon / ESO

    La recherche d'exoplanètes habitables s'étend de loin en loin, repoussant les limites de ce que nos télescopes modernes sont capables de faire. Mais soyez assuré que nous n'ignorons pas ce qui se trouve dans notre propre arrière-cour. Les chercheurs ont gardé un œil diligent sur Alpha Centauri, le système le plus proche de la Terre qui abrite des étoiles semblables au soleil. Et maintenant, une étude complète publiée dans Research Notes of the AAS efface les deux étoiles les plus brillantes d'Alpha Centauri d'un facteur d'habitabilité crucial: le rayonnement X dangereux.

    Dans l'étude, l'Observatoire de rayons X Chandra de la NASA a observé les trois étoiles d'Alpha Centauri, qui se trouve à seulement 4 années-lumière de la Terre, deux fois par an depuis 2005. Dans un effort pour déterminer l'habitabilité des planètes sur leurs orbites, Chandra a surveillé la quantité de rayonnement X que chaque étoile a émise dans sa zone habitable. Un excès de rayonnement X peut faire des ravages sur une planète en dissolvant son atmosphère, en causant des effets nocifs pour les résidents potentiels et en créant une météo spatiale destructrice qui pourrait perturber toute technologie éventuellement utilisée. Mais heureusement, les planètes potentielles en orbite autour de deux des trois étoiles n'ont rien à craindre. En fait, ces étoiles pourraient en fait créer de meilleures conditions planétaires que notre propre Soleil. 

    "Parce qu'il est relativement proche, le système Alpha Centauri est considéré par beaucoup comme le meilleur candidat pour explorer les signes de vie", a déclaré Tom Ayres, de l'Université du Colorado Boulder, auteur de l'étude, dans un communiqué de presse . "La question est, allons-nous trouver des planètes dans un environnement propice à la vie telle que nous la connaissons?"

    Les trois étoiles qui composent Alpha Centauri ne sont pas exactement créées égales, certaines étant plus hospitalières que d'autres. Les deux étoiles les plus brillantes du système sont une paire connue sous le nom d'Alpha Cen A et Alpha Cen B (AB pour faire court), qui orbite si étroitement que Chandra est le seul observatoire suffisamment précis pour différencier leurs rayons X. Plus loin dans le système se trouve Alpha Cen C, connu sous le nom de Proxima, qui est l'étoile non solaire la plus proche de la Terre. La paire AB est remarquablement similaire à notre Soleil, avec Alpha Cen A presque identique en taille, luminosité et âge, et Alpha Cen B seulement légèrement plus petit et plus sombre.

    Centauriaandb

    Alpha Cen A et Alpha Cen B peuvent sembler distincts dans cette image capturée par le télescope spatial Hubble de la NASA, mais sans instruments de haute précision, les deux étoiles semblables au soleil apparaissent comme un seul objet brillant dans le ciel.

    ESA / NASA

    En ce qui concerne le rayonnement X, Alpha Cen A fournit en fait un environnement planétaire plus sûr que le Soleil, émettant de plus faibles doses de rayons X dans sa zone habitable. Alpha Cen B crée un environnement qui n'est que légèrement pire que le soleil, libérant des quantités plus élevées de rayons X par un facteur cinq seulement. 

    "C'est une très bonne nouvelle pour Alpha Cen AB en termes de capacité de vie possible sur n'importe laquelle de leurs planètes à survivre aux radiations des étoiles", a déclaré Ayres. "Chandra nous montre que la vie devrait avoir une chance de se battre sur des planètes autour de l'une ou l'autre de ces étoiles."

    Proxima est une autre histoire, cependant. C'est une naine rouge beaucoup plus petite qui émet environ 500 fois plus de rayonnement X dans sa zone habitable que la Terre n'en reçoit du Soleil, et peut rayonner 50000 fois plus pendant les éruptions massives de rayons X qu'elle est connue pour projeter dans l'espace. Bien que le rayonnement X du duo AB ne soit pas une menace pour la vie, la dose massive expulsée par Proxima l'est certainement. 

    Et comme par hasard, la seule exoplanète identifiée dans Alpha Centauri est en orbite autour de Proxima inhabitable. Les chercheurs n'ont cependant pas perdu espoir. Ils continuent de rechercher des exoplanètes autour de la paire AB, bien que leur orbite serrée rend difficile de repérer quoi que ce soit entre les deux. Mais même si la recherche continue de se révéler vide, la vaste enquête de Chandra aidera les chercheurs à étudier les diagrammes de rayonnement X des étoiles similaires à notre Soleil, nous permettant de localiser toutes les menaces potentielles pour la Terre. Et si nous rencontrons des planètes en orbite autour de ces deux étoiles, nous pourrions simplement trouver des signes de vie dans notre propre arrière-cour.

    Source: http://www.astronomy.com
    Lien: http://www.astronomy.com/news/2018/06/alpha-centauri-system-could-have-favorable-conditions-for-life?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR0zsSaA3l1XFwkRxwQ95Zq_YCOVwyWwpN4Bb3Q9chNciYP243igK-LbF7k

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    LE 10.01.2020: Actualité de la météo,de l'astronomie et de la science/ Quels sont les trous noirs primordiaux?

    Quels sont les trous noirs primordiaux?

    Nés dans la première seconde après le Big Bang, ces objets encore invisibles pourraient apporter des réponses aux questions en suspens des astronomes.

    Par Alison Klesman  | Publication: mercredi 10 juillet 2019

    SUJETS CONNEXES: TROUS NOIRS | COSMOLOGIE | BIG BANG

    Trou noir

    Les théories affirment que certains trous noirs auraient pu se former dans la première seconde du Big Bang.

    NASA / ESA et G. Bacon (STScI)

    Tous les trous noirs que les astronomes ont vus entrent dans l'une des trois catégories suivantes: trous noirs de masse stellaire, trous noirs de masse intermédiaire et trous noirs supermassifs. Chacun est plus massif que notre Soleil et s'est formé au moins des centaines de milliers d'années après le Big Bang, alors que notre univers grandissait et évoluait.

    Mais il y a un autre type d'astronomes du trou noir qui n'ont pas encore vu, mais penser pourrait exister. Ce sont des trous noirs primordiaux.

    Comme leur nom l'indique, les trous noirs primordiaux sont nés très tôt dans la vie de l'univers, à peine une fraction de seconde après le Big Bang. Il a fallu longtemps avant que les étoiles ou les galaxies (et d'autres types de trous noirs) puissent exister. Mais certaines théories prédisent que les trous noirs primordiaux auraient de toute façon dû apparaître sur la scène. En effet, dans cette fraction de seconde après le début de l'univers lui-même, l'espace n'était pas complètement homogène (le même à chaque point). Au lieu de cela, certaines zones étaient plus denses et plus chaudes que d'autres, et ces régions denses auraient pu s'effondrer en trous noirs.

    Une brève fenêtre

    Il n'y a eu qu'une petite période de temps - environ 1 seconde - après le Big Bang lorsque des trous noirs primordiaux auraient pu se former. Mais dans le monde extrême de notre univers primitif en expansion, beaucoup de choses peuvent se produire en une seconde. Et plus tard dans cette fenêtre de temps que les trous noirs primordiaux se sont formés, plus ils seraient massifs. Selon le moment exact où ils se sont formés, les trous noirs primordiaux peuvent avoir des masses aussi faibles que 10 -7 onces (10 -5 grammes), soit 100 000 fois moins qu'un trombone, jusqu'à environ 100 000 fois plus grandes que le Soleil.

    L'idée de ces minuscules trous noirs a intrigué l'astrophysicien Stephen Hawking, qui a exploré leurs propriétés mécaniques quantiques. Ce travail a conduit à sa découverte en 1974 que les trous noirs peuvent s'évaporerheures supplémentaires. Et alors que Hawking a finalement réalisé qu'un grand trou noir s'évaporerait plus longtemps que l'univers ne l'a été jusqu'à présent, de petits trous noirs auraient en effet pu s'évaporer ou être en train de le faire, selon leur masse. Hawking a calculé que tout trou noir primordial avec une masse supérieure à 10 12 livres ([10 12 kilogrammes]; c'est bien moins que la masse de n'importe quelle planète, planète naine et la plupart des astéroïdes et comètes nommés dans notre système solaire) pourrait encore être autour aujourd'hui, alors que ceux moins massifs auraient déjà disparu.

    Et en fonction de leur masse (qui, rappelez-vous, dépend de la date de leur formation), tout trou noir primordial laissé aujourd'hui pourrait parfaitement expliquer certains des problèmes en suspens en astronomie.

    DMHalos

    Les galaxies, y compris la Voie lactée (à gauche) et Andromède, ont de grands halos de matière sombre (gris) s'étendant bien au-delà de leurs étoiles visibles et de leur poussière. Si les trous noirs primordiaux sont une forme de matière noire appelée MACHO, ils pourraient résider dans ces halos.

    Kavli IPMU

    Candidats de matière noire

    Un de ces problèmes est la matière noire. Bien qu'il représente environ 30 pour cent de notre univers, les astronomes restent perplexes quant à la matière sombre exactement est. Les trous noirs primordiaux pourraient être la réponse - ou, du moins, en faire partie. Les trous noirs primordiaux pourraient être un type de matière noire appelée MACHO, qui signifie des objets halo compacts massifs, car les astronomes pensent qu'ils se trouvent dans les halos, ou à la périphérie, des galaxies. De tels trous noirs seraient difficiles à voir s'ils flottent simplement tranquillement dans l'espace et se gardent pour eux-mêmes. Une façon de repérer les MACHO consiste à rechercher des événements appelés microlentilles, qui se produisent lorsqu'un objet massif (par exemple, un trou noir) passe devant un objet plus éloigné, comme une étoile ou une galaxie. Le trou noir plie la lumière de la source éloignée qui l'entoure, éclaircissant et agrandissant l'image. Ces événements sont peu fréquents et de courte durée, mais en attraper suffisamment pourrait permettre aux astronomes de déterminer ce que sont les objets faisant la microlentille et s'ils pourraient être des trous noirs primordiaux. Cependant, plusieursdes études récentes ont déterminé que même si des trous noirs primordiaux de ce type existent, ils ne peuvent probablement pas expliquer tout ou même la plupart des effets de matière noire que nous voyons.

    Une autre façon de rechercher de grands trous noirs primordiaux est par le biais de fusions. Les observatoires des ondes gravitationnelles comme LIGO et VIRGO ont déjà vu plusieurs fusions de trous noirs, et les projets futurs comme LISA seront de détecter des fusions de masses différentes de celles que nous pouvons actuellement repérer. Parce que les astronomes peuvent retracer les masses des trous noirs qui fusionnent, ils pourraient constater que les événements futurs ont été causés par des trous noirs avec les bonnes masses pour en faire des trous noirs primordiaux.

    Alternativement, les trous noirs primordiaux pourraient être minuscules. Certaines théories soutiennent que bien que les trous noirs s'évaporent, il peut y avoir une limite de taille. Ainsi, lorsqu'un trou noir s'évaporant atteint une certaine masse, il cesse de s'évaporer et reste tout simplement très petit. Si tel est le cas, les trous noirs primordiaux pourraient toujours représenter la matière noire, quoique d'une manière différente, et les rechercher serait plus difficile. Peut-être que les astronomes pourraient repérer des trous noirs qui s'évaporent encore, ce qui dégagerait des particules énergétiques, qui à leur tour dégageraient des rayons gamma . Si les trous noirs finissent par exister sans s'arrêter, ils pourraient mourir dans des explosions d'énergie intenses - équivalant à environ un million de bombes à hydrogène de 1 mégatonne, a écrit Hawking - que nous pourrions également repérer comme des éclats de rayons gamma.

    Graines supermassives

    Même s'ils ne tiennent pas compte de la matière noire, il existe un deuxième problème en astrophysique auquel les trous noirs primordiaux pourraient répondre. Les trous noirs primordiaux d'une taille différente - plus grande - que ceux nécessaires pour expliquer la matière noire pourraient plutôt expliquer les trous noirs supermassifs que les astronomes voient au centre de galaxies massives. Ces trous noirs, des millions ou des milliards de fois la masse du Soleil, ne peuvent pas être créés par une ou même plusieurs étoiles qui explosent. Les astronomes ne savent pas comment ces trous noirs y sont arrivés ni ce qui les a créés; peut-être sont-ils construits à partir de trous noirs primordiaux qui existent depuis la première seconde de notre univers, servant de graines à partir desquelles des trous noirs supermassifs pourraient se développer.

    Cette possibilité, cependant, peut également ne pas être probable, car les trous noirs primordiaux devaient se former au moment où l'univers n'avait que 1 seconde. Même les trous noirs primordiaux qui se sont formés au dernier instant possible ne seraient, selon la physique, que 100 000 fois plus massifs que le Soleil, ce qui n'est pas vraiment dans la classe de poids des trous noirs supermassifs. Pour obtenir les trous noirs encore plus grands que nous voyons aujourd'hui, ils devraient tirer beaucoup de matière et se développer très rapidement. Ce n'est pas impossible, mais cela explique peut-être moins le nombre de trous noirs supermassifs qui existent aujourd'hui.

    Peu importe où et comment ils se trouvent, les trous noirs primordiaux pourraient en dire beaucoup aux astronomes sur l'univers dans lequel nous vivons. Selon leur masse, ils pourraient servir de sondes sur l'évolution des galaxies, la physique des hautes énergies et même les premières fractions de une seconde après la naissance de l'univers. Mais bien que des trous noirs primordiaux puissent exister, ils n'ont pas encore été vus, et restent actuellement l'une des grandes questions de l'astronomie, plutôt qu'une réponse ordonnée.

    Source: http://www.astronomy.com
    Lien: http://www.astronomy.com/news/2019/07/primordial-black-holes?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR36M64Av1DZV1mluX5JcxuWPLar1DFSOyCpEDqJH_AiNNiCc7VJeY8Wqkk

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    LE 10.01.2020: Actualité de la météo,de l'astronomie et de la science/Une brève histoire des trous noirs.

    Une brève histoire des trous noirs

    La découverte de Cygnus X-1 en 1964 a rempli une pièce manquante du puzzle d'Einstein et a élargi notre compréhension de l'univers. 

    Par Jeremy Schnittman  | Publication: jeudi 29 août 2019

    SUJETS CONNEXES: TROUS NOIRS

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    Dans la représentation de cet artiste de Cygnus X-1, un trou noir de masse stellaire dépouille le gaz de la surface de son étoile compagnon alors qu'ils tournent en orbite. Depuis les années 1970, il est depuis devenu le candidat le plus fort pour le trou noir, les scientifiques étant presque sûrs qu'il en est un. Initialement détecté aux rayons X, il a depuis été étudié dans divers autres spectres. 

    Adolf Schaller pour l' astronomie

    Le fondement de ce que nous savons des trous noirs est venu pendant la Grande Guerre. Imaginez la scène: décembre 1915. L'Europe et le monde se débattent sous le nuage sombre de la Première Guerre mondiale. Quelque part sur le front de l'Est, un ancien lieutenant d'artillerie allemande se blottit dans sa capote, se battant pour rester au chaud et au sec au fond d'une tranchée .

    Avec des doigts engourdis et tremblants, il ouvre les dernières dépêches de chez lui. Un colis particulièrement volumineux attire son attention. Cette nuit-là, faisant preuve de prudence face au vent, il risque d'utiliser une lampe électrique pour lire le rapport long et détaillé. Il ne sait pas que ce sera sans doute l'œuvre la plus importante du génie créateur du XXe siècle.

    L'auteur de ce document pivot était un physicien théoricien nommé Albert Einstein. Le récipiendaire était son collègue Karl Schwarzschild, directeur de l'Observatoire astrophysique de Potsdam et théoricien et mathématicien accompli. Malgré sa carrière astronomique, Schwarzschild, alors dans la quarantaine, rejoint l'effort de guerre. 

    Quelques semaines auparavant, Einstein avait accompli 10 longues années de travail dévoué, développant avec succès sa théorie spéciale de la relativité pour inclure les forces gravitationnelles ainsi que l'électricité et le magnétisme. Dans quatre articles marquants publiés dans les Actes de l'Académie des sciences de Prusse, Einstein a exposé les fondements mathématiques de la théorie générale de la relativité, toujours considérée comme l'une des théories scientifiques les plus belles et les plus élégantes de tous les temps.

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    Albert Einstein a développé sa théorie de la gravité, connue sous le nom de relativité générale, en 1915. 

    Archives Albert Einstein

    Le summum de cet opus magnum a été publié le 25 novembre 1915, avec le titre concis «Les équations de champ de la gravitation». Bien que peut-être un peu opaque pour quiconque sans une solide compréhension du tenseur, les équations de champ peuvent être parfaitement résumées par les mots du grand physicien John Wheeler: «L'espace-temps dit à la matière comment se déplacer; la matière indique à l'espace-temps comment se courber. »

    Tout comme la célèbre image de MC Escher de deux mains se dessinant, le raisonnement circulaire des équations de champ d'Einstein les rend à la fois élégantes, mais aussi notoirement difficiles à résoudre. À l'origine de cette difficulté se trouve l'équation beaucoup plus célèbre d'Einstein E = mc2, qui déclare que l'énergie et la matière sont interchangeables. Parce que la gravité est une forme d'énergie, elle peut se comporter comme de la matière, créant encore plus de gravité. Mathématiquement parlant, la relativité générale est un système non linéaire. Et les systèmes non linéaires sont vraiment difficiles à résoudre.

    Il est facile d'imaginer le choc d'Einstein lorsque, au milieu d'une guerre terrible, Schwarzschild a écrit en quelques jours, décrivant la première solution connue aux équations de champ d'Einstein. Schwarzschild écrit modestement: «Comme vous le voyez, la guerre m'a assez bien traité, malgré les tirs nourris, pour me permettre de m'éloigner de tout et de faire cette promenade dans le pays de vos idées.» Einstein répond: «J'ai Lisez votre article avec le plus grand intérêt. Je ne m'attendais pas à ce que l'on puisse formuler la solution exacte du problème d'une manière aussi simple. J'ai beaucoup aimé votre traitement mathématique du sujet. »

    Malheureusement, moins d'un an plus tard, Schwarzschild a succombé à une maladie de la peau contractée sur le front, se joignant aux millions de décès de la Première Guerre mondiale dus à la maladie. Il a laissé derrière lui une solution qui décrit complètement comment l'espace-temps est déformé en dehors d'un objet sphérique comme une planète ou une étoile. L'une des caractéristiques de cette solution mathématique est que pour les étoiles très compactes à haute densité, il devient beaucoup plus difficile d'échapper au champ gravitationnel de l'étoile. Finalement, il arrive un moment où chaque particule, même la lumière, devient piégée gravitationnellement. Ce point de non-fuite est appelé l'horizon des événements. À mesure que l'on s'approche de l'horizon des événements, le temps ralentit jusqu'à un arrêt complet.

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    Karl Schwarzschild a développé l'idée des trous noirs à partir des équations de la relativité en 1916, juste un an après la publication de sa théorie par Einstein.

    Archives d'Emilio Segre

    Pour cette raison, les premiers physiciens étudiant ces objets bizarres les appelaient souvent des «étoiles gelées». Aujourd'hui, nous les connaissons sous le nom utilisé pour la première fois par Wheeler en 1967: trous noirs. Même si l'horizon des événements faisait partie intégrante de la solution de Schwarzschild, il a fallu de nombreuses années avant que les trous noirs ne soient acceptés autrement que comme une curiosité mathématique. La plupart des plus grands experts mondiaux de la relativité générale dans la première moitié du 20e siècle étaient absolument convaincus que les trous noirs ne pourraient jamais se former dans la réalité. Arthur Eddington a insisté: "Il devrait y avoir une loi de la nature pour empêcher une étoile de se comporter de cette manière absurde."

    Le problème a été compliqué par le développement simultané de la mécanique quantique, un nouveau domaine presque entièrement caractérisé par des cas de nature se comportant de façon absurde. Les physiciens travaillant à l'intersection de la mécanique quantique et de la relativité générale ont commencé à apprécier l'importance cruciale des deux champs pour comprendre les étoiles très massives et denses. Mais la nature bizarre de ces nouvelles branches de la physique a mis à rude épreuve l'intuition même la plus douée, de sorte que même 50 ans après l'article historique de Schwarzschild, il n'y avait toujours pas de consensus sur l'existence de trous noirs.

    Trouvez l'invisible

    Une chose était claire: si des trous noirs existaient, ils étaient très probablement formés par l'effondrement d'étoiles massives, incapables de supporter leur propre poids après avoir manqué de combustible nucléaire. La question sur laquelle la plupart des astronomes se concentraient était: «Comment les trouvons-nous?» Après tout, les trous noirs n'émettent aucune lumière propre. L'astronomie a besoin de lumière, et pour faire de la lumière, vous avez généralement besoin de matière - plus elle est chaude et lumineuse, mieux c'est.

    Fortuitement, la fin des années 1960 a marqué le début de l'astronomie des rayons X avec une série de fusées et de satellites qui pourraient sonner au-dessus de l'atmosphère terrestre, qui autrement bloquerait tous les rayons X célestes.

    Lors d'un court vol de fusée en 1964, les astronomes ont découvert l'une des sources de rayons X les plus brillantes du ciel, dans la constellation du Cygne, surnommée Cygnus X-1 (Cyg X-1 pour faire court). Cependant, il ne coïncidait avec aucune source optique ou radio particulièrement brillante, laissant son origine physique un mystère. Lorsque le satellite d'exploration de rayons X Uhuru de la NASA a été lancé en 1970, des observations plus détaillées sont devenues possibles, réduisant l'incertitude de son emplacement. L'une des premières découvertes remarquables a été la variabilité rapide du Cyg X-1, sur des échelles de temps inférieures à une seconde. Cela suggère fortement que la taille physique de la région d'émission de rayons X était assez compacte, beaucoup plus petite qu'une étoile typique. Qu'est-ce qui pourrait éventuellement contenir autant d'énergie dans une si petite zone?

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    Le Cygnus X-1 (le plus brillant des étoiles par la flèche) se trouve dans un champ riche près du plan de la Voie lactée, et ne ressemble pas beaucoup aux longueurs d'onde visibles. 

    NOAO / AURA / NSF

    En un an, un homologue stellaire du Cyg X-1 a été identifié, permettant aux astronomes de le confirmer en tant que système binaire et d'estimer la masse du compagnon en mesurant le décalage Doppler du spectre de l'étoile en orbite. La réponse a été un énorme 15 fois la masse du Soleil, dépassant de loin toute limite théorique pour les naines blanches ou les étoiles à neutrons. Dans l'ensemble, la variabilité temporelle rapide, la grande luminosité des rayons X et l'estimation de masse élevée se sont combinées pour faire de Cyg X-1 un excellent candidat pour le premier trou noir de masse stellaire. (Des preuves solides de trous noirs supermassifs se construisaient également depuis des années, en grande partie grâce à l'étude de Maarten Schmidt sur les quasars. .)

    Alors que des télescopes à rayons X plus sensibles ont été lancés au cours des années suivantes, l'affaire n'a fait que se renforcer. Nous avons maintenant vu la variabilité des rayons X du Cyg X-1 sur des échelles de temps aussi courtes qu'une milliseconde, confinant la région d'émission à des centaines de kilomètres, juste quelques fois la taille de l'horizon des événements. En observant les rayons X des trous noirs, nous pouvons directement sonder les propriétés de l'espace-temps prédites par la relativité générale.

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    Le Cygnus X-1 est apparu pour la première fois lorsque les astronomes ont découvert qu'il s'agissait d'une source intense de rayons X. Dans cette vue de l'observatoire aux rayons X de Chandra, le rayonnement à haute énergie est coloré en bleu. 

    NASA / CXC / CFA

    Regarder un horizon d'événements

    Bien que les trous noirs de masse stellaire soient parmi les sources de rayons X les plus brillantes du ciel, ils sont également parmi les plus inconstants. Au cours des 40 années et plus qui se sont écoulées depuis la découverte que le Cyg X-1 est probablement un trou noir, seules quelques dizaines d'autres candidats de trous noirs ont été identifiés. La plupart de ceux-ci n'ont été détectables que pendant de courtes explosions imprévisibles qui ont duré environ un mois avant de disparaître à nouveau pendant des décennies. Comparez cela avec leurs homologues supermassifs: le Sloan Digital Sky Survey a identifié à lui seul plus de 100000 quasars (les centres énergétiques de jeunes galaxies éloignées), chacun alimenté par un trou noir supermassif accrétant.

    En plus de ce comportement de «repos» le plus courant, les astronomes ont identifié trois autres états majeurs présentés par les trous noirs de masse stellaire: dur, mou et intermédiaire. Ces noms décrivent les propriétés observables des spectres de rayons X dans chaque état. Nous ne savons pas encore exactement quels mécanismes physiques conduisent ces différents comportements, mais ils sont probablement liés à deux choses: la quantité de gaz que le trou noir s'accumule et la force des champs magnétiques intégrés dans le gaz.

    Dans le jargon astronomique, un spectre «dur» signifie que nous voyons plus de rayons X à haute énergie que de basse énergie, et «doux» est le contraire. Bien sûr, même «basse énergie» est un terme relatif, car ces photons proviennent d'un disque d'accrétion à une température de millions de degrés, par rapport à la couronne, qui possède une température supérieure à 1 milliard de degrés!

    L'état intermédiaire montre la preuve d'un disque d'accrétion mince et frais entouré d'une couronne chaude et diffuse comme la surface de notre propre soleil. Dans cet état, les rayons X à haute énergie provenant de la couronne brillent sur le disque. Certains de ces rayons X sont absorbés par les traces de fer mélangées dans les gaz du disque. Le fer brille alors comme le gaz fluorescent dans une lumière au néon, émettant plus de rayons X à des longueurs d'onde très spécifiques. Parce que le gaz dans le disque tourne autour du trou noir à presque la vitesse de la lumière, les rayons X provenant du disque subissent des décalages Doppler extrêmes, apparaissant à un observateur distant à des longueurs d'onde plus courtes lorsque le gaz se déplace vers l'observateur et à des longueurs d'onde plus longues en s'éloignant. En mesurant soigneusement les longueurs d'onde des rayons X d'un trou noir accrétant,

    Spin original

    Étant donné que la première solution aux équations de champ d'Einstein a pris moins d'une semaine à Schwarzschild, il a dû sembler une éternité d'attendre près d'un demi-siècle avant que la nouvelle solution de trou noir ne soit découverte par le Néo-Zélandais Roy Kerr en 1963. ( Une autre solution, le trou noir Reissner-Nordstrom, a été publiée presque immédiatement après celle de Schwarzschild, mais est également limitée aux systèmes à symétrie sphérique et mathématiquement presque identique.) Kerr a fait sa formulation à l'Université du Texas à Austin.

    graphique

    Contrairement aux trous noirs de Schwarzschild, les trous noirs de Kerr tournent; ils conservent l'élan angulaire de l'étoile pré-supernova dont ils sont nés. Ceci est extrêmement important sur le plan astrophysique, car nous savons que presque tous les objets célestes tournent, des lunes aux planètes en passant par les galaxies. Il est donc naturel de s'attendre à ce que les trous noirs tournent également.

    Les preuves de cette rotation montrent comment le trou noir attire tout autour de l'horizon, balayant essentiellement l'espace-temps lui-même dans un vortex tourbillonnant. Cela permet au gaz de se déplacer de plus en plus vite alors qu'il se rapproche de plus en plus de l'horizon, entraînant des décalages Doppler plus extrêmes, et donc des décalages plus importants dans les spectres de rayons X. Au cours des dernières années seulement depuis le lancement du télescope à rayons X NuSTAR de la NASA, nous avons pu utiliser ces spectres pour mesurer les spins de plusieurs trous noirs avec une précision sans précédent. La capacité de NuSTAR à voir des rayons X couvrant une gamme beaucoup plus large d'énergies par rapport aux missions précédentes nous permet également d'exclure d'autres modèles alternatifs - comme l'absorption des rayons X par les nuages ​​de gaz interstellaires - qui avaient été proposés pour expliquer la forme du spectre.

    La mesure des spins des trous noirs nous apprend non seulement sur la relativité générale, mais elle fournit également un aperçu important de la façon dont les étoiles massives évoluent et s'effondrent dans les supernovae. Parce que beaucoup de ces systèmes binaires sont assez jeunes (au moins selon les normes cosmiques - le Cyg X-1 n'a «que» quelques millions d'années), quel que soit le spin que nous mesurons aujourd'hui, c'est essentiellement le même spin qui provenait de la formation d'origine. De ce point de vue, ce sont vraiment des «étoiles figées» qui gardent un souvenir presque parfait de leur naissance violente.

    Un héritage scandaleux

    La relativité générale est l'un des rares domaines de la physique moderne où la théorie a conduit l'expérimentation pendant presque tout le siècle. Einstein avait un talent unique pour proposer non seulement des expériences de pensée brillantes et fructueuses, mais aussi de vraies expériences qui pourraient tester ses théories. Peut-être que sa prédiction la plus célèbre était de savoir comment la gravité du soleil détournerait la lumière des étoiles lointaines, un effet confirmé avec un succès spectaculaire en 1919 lors d'une éclipse solaire, propulsant Einstein à la célébrité internationale. Plus impressionnant encore était les 40 ans et plus entre la prédiction (involontaire) de trous noirs de Schwarzschild et la découverte de Cyg X-1.

    Pour emprunter une phrase du physicien théoricien Kip Thorne, l'élément le plus scandaleux de l'héritage d'Einstein a peut-être été sa prédiction des ondes gravitationnelles, faite il y a un siècle, et triomphalement confirmée cette année par le Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO). En plus de confirmer l'idée de base que le «tissu» de l'espace-temps n'est pas seulement une métaphore mais une substance tangible, la découverte LIGO a également fourni un nouveau test de relativité générale dans l'environnement le plus extrême - juste à l'extérieur d'un trou noir. Il y avait aussi quelques surprises en réserve: la découverte de trous noirs de masse stellaire 30 fois la masse du Soleil, deux fois plus gros que jamais auparavant. Pour la cerise sur le gâteau, LIGO a même pu mesurer la rotation du dernier trou noir à 70% de la limite maximale de Kerr,

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    Cette simulation donne une représentation réaliste d'un disque d'accrétion noir, y compris les effets
    de flexion de la lumière  de la relativité. 

    NASA / Jeremy Schnittman

    S'appuyant sur ces antécédents de succès sans précédent, la plupart des astrophysiciens croient pleinement que la description par la relativité générale de la nature des trous noirs est la bonne. Les questions persistantes tentent d'utiliser nos connaissances des trous noirs pour améliorer notre compréhension du comportement du gaz, des champs magnétiques et des rayons X en présence d'une force gravitationnelle aussi énorme. Il s'agit de la partie désordonnée de la recherche sur les trous noirs - l'astronome Royal Martin Rees l'a décrite comme une «lutte contre la boue» - et où l'observation a été bien en avance sur la théorie pendant des décennies.

    Le premier puzzle est venu juste après la première détection du Cyg X-1. En 1973, à partir des lois les plus élémentaires de la conservation de l'énergie et du moment angulaire, Igor Novikov et Kip Thorne ont dérivé une description brillante et élégante de la façon dont le gaz s'enroule lentement vers un trou noir, libérant son énergie potentielle gravitationnelle sous forme de chaleur et de rayonnement à des températures de des millions de degrés.

    Il n'y a que deux problèmes avec le modèle Novikov-Thorne: il ne fonctionne pas en théorie et il ne fonctionne pas en pratique. Cela ne fonctionne pas en théorie, car il n'explique pas exactement comment le gaz perd son élan angulaire. Cela ne fonctionne pas dans la pratique car il n'est pas d'accord avec les observations de rayons X à haute énergie provenant de gaz à un milliard de degrés.

    Le gaz ionisé chaud ne subit presque pas de frottement ou de viscosité, il devrait donc simplement tourner autour et sur des orbites parfaitement circulaires pour toujours, sans jamais se rapprocher de l'horizon des événements. Novikov et Thorne ont pleinement apprécié ce problème, et ils l'ont absorbé dans leur théorie avec un simple facteur de fudge, laissant les détails à un travail ultérieur. Au final, il a fallu près de 20 ans pour trouver la réponse. En 1991, Steve Balbus et John Hawley ont découvert une puissante instabilité qui provient de la torsion et de la traction de lignes de champ magnétique intégrées dans un disque d'accrétion. Le gaz ionisé est un excellent conducteur électrique, ce qui signifie qu'il peut également générer de puissants champs magnétiques. Ces champs, à leur tour, peuvent tirer sur le gaz, le ralentissant et lui permettant de s'enrouler en spirale vers le trou noir.

    En 2001, les superordinateurs étaient devenus suffisamment puissants pour simuler adéquatement l'instabilité de Balbus-Hawley dans les disques d'accrétion autour de trous noirs réalistes, confirmant pleinement leurs prédictions. Il a fallu encore une décennie avant que les simulations soient suffisamment sophistiquées pour inclure les effets du rayonnement et étudier l'interaction entre le disque et la couronne. Ce faisant, nous avons enfin atteint le point où, à partir des lois les plus fondamentales de la nature, nous pouvons expliquer comment les rayons X à haute énergie, vus pour la première fois en 1971, sont réellement générés autour de vrais trous noirs.

    En 100 ans exactement, les trous noirs sont passés d'une curiosité mathématique, au sujet de la physique purement théorique, à un domaine central de la recherche en astronomie, où la théorie et les simulations informatiques confrontent quotidiennement les expériences et les observations. Avec l'ouverture récente de la fenêtre des ondes gravitationnelles sur l'univers, dans les années à venir, nous nous attendons à en savoir encore plus sur la naissance, la vie et la mort de ces objets remarquables. Une chose que nous pouvons dire avec certitude: nous continuerons d'être surpris par l'imagination exotique de la nature!

    http://www.astronomy.com/magazine/2019/08/a-brief-history-of-black-holes?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR0gi8vdKLr7lYSXr_UitVnYugsqs7VlzJICFToPR4F_mp-YuWVCk8_adtE

  • Associations Astrophotometeo53

    LE 9.01.2020: Actualité de la météo,de l'astronomie et de la science/Une brève histoire des éclipses.

    Une brève histoire des éclipses.

    Les éclipses solaires ont été des présages de bien ou de mal, mais quelques-unes ont en fait changé des vies.

    Par Raymond Shubinski  | Publication: jeudi 15 août 2019

    SUJETS CONNEXES: ÉCLIPSES

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    Mike Reynolds. TABLETTE: Osama Shukir Muhammed Amin FRCP

    Dans la nature, aucun événement n'est aussi dramatique et impressionnant qu'une éclipse solaire totale. Pour la majeure partie de l'histoire humaine, ces événements ont été mystérieux, terrifiants et imprévisibles. Certains n'ont pas été enregistrés, tandis que d'autres sont classés comme historiques. 

    Alors, qu'est-ce qui rend une éclipse solaire totale historique? C'est peut-être la façon dont il a touché un grand nombre de personnes, ou comment il a conduit à une découverte scientifique, ou, peut-être, la façon dont un tel événement a eu un impact sur la vie d'un seul individu. 

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    Une tablette de l'épopée de Gilgamesh.

    Wikimedia Commons

    Records anciens

    Les historiens ont des enregistrements d'éclipses du monde entier. Un de ces endroits, l'ancienne ville de Ninive, se trouvait sur la rive est du Tigre, dans ce qui est aujourd'hui le nord de l'Iraq. Redécouverte au début du XIXe siècle, Ninive, aujourd'hui en ruines, était la plus grande source de tablettes cunéiformes de l'ancien Moyen-Orient. Ces tablettes, couvertes de caractères en forme de coin, décrivent les listes de propriétés, les noms des rois, l'épopée de Gilgamesh et les récits des éclipses. Les astronomes ont uni leurs forces avec les archéologues pour utiliser les informations contenues dans des milliers de tablettes d'argile cuites au four pour aider à localiser les événements historiques.

    Les Chinois ont également tenu des registres détaillés des éclipses solaires et lunaires. Un de ces documents raconte les histoires des astrologues de la cour Xi (ou Hi) et He (ou Ho), qui ont perdu la tête pour ne pas avoir prédit d'éclipse solaire en 2100 av.

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    Livioandronico2013 / Wikimedia Commons

    Au milieu de la guerre

    Hérodote était un historien grec du Ve siècle avant JC qui, entre autres réalisations, a visité les sept merveilles du monde. Il a également recueilli des histoires partout où il a voyagé. Une de ces histoires raconte comment une éclipse solaire totale a arrêté une guerre et provoqué un mariage. 

    Environ un siècle avant la vie d'Hérodote, les Lydiens et les Mèdes menaient une guerre frontalière depuis plus de cinq ans. Le 28 mai 585 avant JC, les deux nations se sont battues près de la rivière Halys, dans ce qui est maintenant le centre de la Turquie. La journée était chaude et claire. Alors que la bataille faisait rage, le ciel a commencé à s'assombrir. Bientôt, le bruit des soudures opposées a ralenti puis s'est arrêté. Tout le monde regarda vers le ciel pour voir le soleil effacé du ciel.

    Hérodote nous dit que cela a été interprété comme un présage pour mettre fin à la guerre. Pour sceller l'alliance entre ces deux groupes, Aryènes, fille du roi de Lydie, était mariée au fils du roi des Mèdes. Hérodote raconte également que le philosophe grec Thales de Milet avait prédit cette éclipse même. S'il le faisait, la nouvelle n'aurait apparemment jamais atteint ces deux armées en guerre.

    Beantown s'assombrit

    Le calcul d'une éclipse était autrefois une course de dupes, mais avec le temps, les astronomes ont pu prédire quand le Soleil et la Lune seraient au bon endroit. Au 19ème siècle, les prédictions d'éclipse étaient monnaie courante. En 1806, ce qui est devenu connu sous le nom d'Eclipse de Tecumseh a balayé vers la ville de Boston. La totalité de 4 minutes et 50 secondes avait été prédite bien à l'avance. 

    En mai de la même année, le Bostonien Andrew Newell avait publié une brochure intitulée «Darkness at Noon», décrivant l'éclipse prévue du 16 juin. Alors que parler de l'éclipse se propageait, William Cranch Bond, 16 ans, apprenti horloger de son père, a trouvé un perchoir sur le toit qui lui offrait une vue panoramique sur le port et la ville. L'expérience de cette éclipse a changé Bond pour toujours. Il est devenu un astronome amateur et est devenu le premier directeur de l'Observatoire du Harvard College. Il a ensuite profondément affecté la direction de l'astronomie américaine - grâce à cette éclipse.

    première éclipse

    Johann Berkowski

    Image parfaite

    Le Soleil a été photographié pour la première fois en 1845 par Hippolyte Fizeau et Léon Foucault. C'est l'éclipse totale du 28 juillet 1851, cependant, qui nous a donné la première photographie utile de l'atmosphère extérieure du Soleil. 

    Le chemin de la totalité a traversé l'Europe du Nord et l'Observatoire royal de Prusse de Königsberg se trouvait dans la zone d'obscurité. Le télescope de l'observatoire attendait un photographe local nommé Johann Berkowski avec son équipement de caméra daguerréotype. Berkowski était confronté à un problème courant chez les premiers photographes: le contraste. Le contraste entre les zones claires et sombres dans les photos d'éclipse était une entreprise difficile dans les premières photographies.

    Plutôt qu'un film ou du verre, un daguerréotype est une feuille de cuivre argentée qui a été exposée à des fumées de mercure. Les plaques nécessitent de longues expositions pour enregistrer des images. Berkowski a réussi à capturer la couronne en seulement 84 secondes, marquant une première monumentale dans nos études du Soleil.

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    Ministère de l'Instruction Publique / Images de livres d'archives Internet

    Recherche d'empreintes digitales

    En 1868, une découverte vraiment éclairante s'est produite lors d'une éclipse solaire totale observée par l'astronome français Jules Janssen. Quelques années plus tôt en Allemagne, Gustav Kirchhoff et Robert Bunsen avaient étudié les spectres de divers éléments chauffés à l'incandescence. Leur travail d'identification des «empreintes digitales» chimiques des éléments était prometteur pour les astronomes observant des objets distants à l'extérieur de tout laboratoire. Janssen, qui est devenu l'un des nombreux chercheurs expérimentant la spectroscopie, travaillait dans un observatoire à Guntur, en Inde, le 18 août 1868, lorsqu'une éclipse totale lui a donné la possibilité d'utiliser un spectroscope pour observer la chromosphère du soleil. Une ligne jaune vif initialement identifiée comme sodium est devenue la première découverte enregistrée de l'élément hélium, un gaz noble alors inconnu sur Terre.

    La preuve d'Eistein

    L'une des éclipses les plus importantes de l'histoire s'est produite en 1919. Cette éclipse particulière a tracé un chemin à travers l'Amérique du Sud et l'océan Atlantique, et a atterri sur la côte ouest de l'Afrique. Sur l'île de Principe, dans le golfe de Guinée au large de la côte ouest de l'Afrique, une équipe d'astronomes armés de télescopes et de caméras était dirigée par le physicien anglais Sir Arthur Eddington. 

    Au milieu de la Première Guerre mondiale, Albert Einstein a publié son article révolutionnaire sur la relativité générale. Lorsque la théorie a été présentée en 1915, la presse a affirmé que seulement trois personnes dans le monde pouvaient comprendre cette idée nouvelle et apparemment bizarre. «Seulement trois» était peut-être une exagération, mais Eddington a immédiatement réalisé l'importance de la théorie.

    Une prédiction faite par la théorie de la relativité générale était la flexion de la lumière dans un fort champ gravitationnel, appelé lentille gravitationnelle. En 1917, l'astronome royal d'Angleterre, Sir Frank Watson, s'est rendu compte qu'une éclipse solaire totale mettrait en place l'expérience parfaite pour tester la relativité. L'éclipse à venir du 29 mai 1919 était le meilleur candidat - si seulement la guerre se terminait à temps. 

    Heureusement, la guerre a pris fin en novembre 1918. Pendant la totalité de l'éclipse, le Soleil serait dans la constellation du Taureau, près des étoiles du célèbre amas de Hyades. Ainsi, en février 1919, Eddington a pris des photos des Hyades et fait des mesures exactes de la position de chaque étoile. Et en mai, Eddington a campé sur Principe. 

    La journée était claire. Pendant l'éclipse, les astronomes ont travaillé frénétiquement pour photographier les étoiles les plus proches du Soleil. Avec ses précieuses expositions à la main, Eddington est rentré chez lui en Angleterre et a mesuré les images des étoiles sur les plaques de verre. Des mesures précises de ces étoiles, en particulier de Kappa (κ) Tauri, ont montré une déviation provocante de sa position réelle, prouvant qu'une composante de la relativité - la lentille gravitationnelle - était vraie. Du jour au lendemain, Einstein est devenu une célébrité mondiale, et la relativité est devenue une réalité de la vie au 20e siècle.

    Source: http://www.astronomy.com
    Lien: http://www.astronomy.com/magazine/2019/08/a-short-history-of-eclipses?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR13SAEHhTSgzFPqqESIb22seL1fU9oWfbiAQvWqFgLUF-B-TeOHnBphdv4

  • Demain 120

    LE 9.01.2020: Actualité de la météo,de l'astronomie et de la science/ Pourquoi le soleil est-il devenu silencieux?

    Pourquoi le soleil est-il devenu silencieux?

    Un comportement étrange peut cacher des significations plus profondes au sein de notre étoile.

    Par Bruce Dorminey  | Publication: mardi 20 août 2019

    SUJETS CONNEXES: LE SOLEIL

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    Notre Soleil - la source d'énergie qui rend possible la vie sur Terre - a été exceptionnellement calme ces derniers temps. Les astronomes tentent de comprendre pourquoi. 

    OBSERVATOIRE DE LA DYNAMIQUE SOLAIRE / NASA

    Les observateurs solaires ont fait une course folle au cours de la dernière décennie, essayant minutieusement de comprendre les cycles de taches solaires de plus en plus déroutants de notre étoile naine jaune - ou, plutôt, l'absence de tels cycles.

    Le Soleil est censé suivre des cycles d'activité minimale et maximale de 11 ans qui devraient tracer des modèles de décors à peu près comme des mouvements d'horlogerie, donner ou prendre des modèles de taches solaires plus faibles et plus forts, des fusées éclairantes et des périodes d'éjection de masse coronale. Mais le cycle solaire 24, qui a commencé en 2008, et les prévisions pour le cycle 25, qui commencera en 2020, prennent le gâteau pour un comportement anormal. 

    Le maximum de taches solaires du cycle 24, qui a commencé près d'un an de retard, semble être le plus petit en 100 ans et le troisième dans une tendance à la diminution de l'activité au sein des cycles de taches solaires. Ainsi, le cycle 25 pourrait probablement être plus petit que le cycle 24.

    ASYSA1217_02

    Le Soleil arbore une douzaine de régions actives sur cette image capturée en mai 2015, une journée inhabituellement active durant la période actuelle d'inactivité relative. L'image ultraviolette extrême a été réalisée avec l'observatoire de la dynamique solaire.

    Observatoire de la dynamique solaire / NASA

    Prédire un avenir tranquille

    «Le principal indicateur [de champ magnétique polaire solaire] utilisé pour le cycle solaire 25 montre que le prochain cycle sera similaire au cycle actuel», explique l'astrophysicien Dean Pesnell du Goddard Space Flight Center de la NASA dans le Maryland. "Cet indicateur a été précis pour les quatre derniers cycles." Malheureusement, les astronomes ne peuvent pas prévoir avec précision le niveau d'activité solaire bien au-delà du prochain maximum, dit Pesnell. Il note que le processus interne qui recycle et amplifie le champ magnétique n'est toujours pas bien compris.

    Ce comportement solaire particulier soulève des questions pour les astronomes. Le cycle précédent fait-il allusion à ce que le Soleil a en réserve à l'avenir? Que pouvons-nous attendre pour les deux ou trois prochains cycles solaires? La Terre est-elle destinée à un climat plus froid plutôt qu'à un climat plus chaud? Et notre idée du comportement particulier de notre propre étoile spectrale de type G2 en milieu de vie devrait-elle être modifiée ou même être erronée?

    Le cycle 24 est l'un des cycles d'activité solaire et magnétique les plus faibles en plus d'un siècle, explique Edward Guinan, astronome à l'Université de Villanova. Le cycle 24 (et probablement le cycle 25) pourrait faire partie d'un cycle de 100 ans suggéré qui apparaît dans l'enregistrement solaire des taches solaires connu sous le nom de cycle de Gleissberg, dit-il. «L'analyse des tendances et de la force des champs magnétiques indique que le minimum de taches solaires à venir sera très faible et que le [cycle 25] sera également à peu près identique ou même à une activité plus faible que l'actuel», explique Guinan. 

    Sans une théorie prédictive de la dynamo solaire - le processus physique qui génère les champs magnétiques du Soleil - on ne sait pas à quoi s'attendre pour les prochains cycles, dit Mark Giampapa, directeur adjoint de l'Observatoire national solaire (NSO) à Tucson , Arizona. «À l'heure actuelle, les champs d'écoulement souterrains semblent indiquer que le cycle 25 sera encore plus faible que le cycle actuel, avec moins de 100 points», dit-il.

    Cependant, David Hathaway, astrophysicien au Ames Research Center de la NASA, dit que les cycles ont tendance à grossir de plus en plus sur cinq à six cycles, puis à devenir de plus en plus petits au cours des cinq à six cycles suivants. Il note que le Soleil est actuellement dans une phase d'activité en déclin.

    fourcent

    Qu'est-ce qui cause les cycles solaires?

    Les cycles solaires dépendent de la création des champs magnétiques du Soleil. Les chercheurs pensent que ces champs sont déclenchés par la rotation différentielle interne de l'étoile - la rotation de l'atmosphère solaire à différentes vitesses, latitudes et profondeurs. Le Soleil tourne plus lentement aux pôles qu'à son équateur. La torsion ou la rotation de ces champs magnétiques dans la photosphère du Soleil (surface visible) peut, à son tour, jouer un rôle dans la génération de taches solaires.

    Les astronomes pensent que les champs magnétiques solaires sont générés par des flux dynamiques de plasma électriquement conducteur à l'intérieur du Soleil. Ceci, à son tour, génère des courants électriques qui créent la dynamo active du Soleil, responsable de la génération de champs magnétiques. Les changements de rotation différentielle peuvent cependant affaiblir la dynamo solaire. Et si la dynamo est suffisamment affaiblie, elle peut dégénérer en ce que l'on appelle un Grand Minimum. Le plus connu d'entre eux était ce que l'on appelle le minimum de Maunder, une période de 70 ans d'activité solaire diminuée de 1645 à 1715. Pendant ce temps, les observateurs n'ont souvent enregistré aucune tache solaire pendant des années.

    De nos jours, le soleil est actif, mais inhabituel par son manque de taches solaires. Qu'est-ce qui peut causer cela? Le cycle 24 ressemble aux cycles 14 et 15 au début du 20e siècle, dit Giampapa, et il souligne que la vraie question peut être la suivante: qu'est-ce qui a motivé la série précédente de cycles forts que nous appelons le maximum moderne, qui est généralement aurait commencé au cycle 15 en 1914? «Sans une théorie complète de la dynamo solaire, il est difficile de connaître le véritable moteur des cycles de taches solaires faibles», dit-il.

    Pendant la majeure partie du 19e siècle, le nombre de taches solaires a tendance à être un peu faible. Mais de 1930 à 1990, le Soleil semblait un peu plus actif que d'habitude. «Il existe une multitude de façons de« prédire »la force d'un cycle solaire, mais la plupart d'entre elles échouent», explique Sarbani Basu, astronome de l'Université de Yale. "Si, comme certains l'ont suggéré, la force du cycle solaire est un phénomène chaotique, il n'y a bien sûr aucun moyen de le prévoir."

    cycle récent

    Même ainsi, Basu souligne rapidement que le comportement actuel du Soleil n'est guère sans précédent. Le début du XXe siècle a connu de nombreux cycles faibles.

    Comment ces cycles de taches solaires sont-ils créés? Dibyendu Nandi, scientifique spatial à l'Institut indien d'éducation et de recherche scientifiques de Calcutta, explique que le cycle se produit lorsque l'énergie des flux de plasma interne du Soleil est convertie en énergie magnétique. Les champs magnétiques polaires (nord-sud) du Soleil, à leur tour, sont construits au cours d'un cycle par le transport vers le pôle du champ magnétique qui émerge à la surface dans les régions de taches solaires actives, explique Hathaway.

    Ces champs magnétiques nord-sud traversent la zone de convection du Soleil, où la rotation différentielle les cisaille. Cela signifie que les couches externes tournent plus rapidement à l'équateur et plus lentement aux pôles. «Ces champs cisaillés s'orientent d'est en ouest et deviennent si forts qu'ils émergent à travers la surface dans des régions actives mais avec des polarités est-ouest opposées à celles du cycle précédent», explique Hathaway.

    La force d'un cycle, souligne Hathaway, est déterminée par la force des champs polaires du Soleil au début du cycle solaire de 11 ans. La force des champs polaires, à son tour, est déterminée par la force et le nombre de régions actives qui ont éclaté au cours du cycle précédent.

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    La mission European Solar Orbiter sera lancée en 2018 et fournira une autre grande étape vers la compréhension de notre étoile d'origine.

    ESA

    Une personnalité magnétique

    L'astronome Travis Metcalfe a noté dans un article récent dans The Astrophysical Journal Letters qu'à mesure que les étoiles vieillissent, leur rotation ralentit via un processus appelé freinage magnétique. Metcalfe, l'auteur principal du document et astronome au Space Science Institute de Boulder, Colorado, dit que le Soleil est probablement déjà entré dans une nouvelle phase imprévue, à long terme et plus tranquille de son évolution.

    Cette phase relativement calme se déroulerait sur plusieurs centaines de millions d'années, explique Metcalfe. En conséquence, les cycles à court terme du Soleil finiront par disparaître, ajoute-t-il. Mais savons-nous avec certitude que le Soleil a déjà atteint un âge moyen tranquille?

    "Pour tester cette hypothèse, nous devons surveiller l'activité de beaucoup plus d'étoiles qui ont été déterminées comme de véritables analogues de notre propre Soleil", explique Giampapa. "La question de savoir si le début d'une phase d'activité solaire semblable à celle-ci a déjà commencé au Soleil est toujours une question ouverte." Les efforts de Metcalfe et de ses collègues ne sont pas pertinents si nous parlons des fluctuations récentes de la force du cycle solaire, dit Basu. "Leur travail implique essentiellement qu'il y a environ 2 milliards d'années ou plus tôt, le Soleil aurait dû être beaucoup plus actif", dit-elle.

    Guinan dit qu'en étudiant des étoiles d'âge et de type spectral similaires à notre Soleil, son équipe a conclu que, pour la plupart, ces analogues solaires semblent avoir des rayons X coronaux et une activité chromosphérique et des cycles similaires à notre Soleil. Il note quelques exemples brillants, dont 18 Scorpii, un jumeau solaire à environ 45 années-lumière et Alpha Centauri A à proximité, une étoile de type solaire à environ 4 années-lumière.

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    Les lignes de champ magnétique émergeant des régions actives du Soleil s'étendent vers l'extérieur comme imagées dans une lumière ultraviolette extrême.

    OBSERVATOIRE DE LA DYNAMIQUE SOLAIRE / NASA

    Mais Guinan note que des étoiles d'environ 2 milliards d'années de plus que le Soleil, comme 16 Cygni A et B, semblent être entrées dans le genre de faible activité à long terme que Metcalfe et ses collègues ont suggéré. «Nous avons récemment observé 16 Cygni A et B avec l'Observatoire de rayons X de Chandra et à notre grande surprise, nous avons découvert que leurs émissions de rayons X coronaux étaient à peine détectables», explique Guinan. "Nous avons estimé que leurs émissions coronales de rayons X étaient inférieures à un dixième de celles du Soleil."

    Un test intéressant de cela, dit Guinan, serait d'observer des étoiles spectrales de type G dans l'amas d'étoiles ouvertes vieilli solaire M67 pour voir si leurs niveaux d'activité, leurs rotations et leur couverture ponctuelle ressemblent ou non au soleil. Le télescope spatial Kepler de la NASA a récemment observé cet important amas, note-t-il, et Guinan dit que lui et ses collègues analysent actuellement les observations Kepler d'étoiles de type solaire dans M67. Des études antérieures sur les étoiles spectrales de type G dans M67 montrent des similitudes de comportement avec le Soleil, dit Guinan.

    "Il y a des indications que le Soleil est dans une phase transitoire de son activité de dynamo magnétique, mais [une] qui est susceptible de durer plusieurs millions d'années", dit Hathaway. «Les modèles de la dynamique de la zone de convection du Soleil [couplés] avec la vitesse de rotation actuelle du Soleil ont tendance à produire des équateurs à rotation plus lente et des pôles à rotation plus rapide.» Alors, est-ce un grand minimum d'une sorte?

    Hathaway dit qu'il est plus probable que leur travail suggère que ce n'est pas un grand minimum comme le minimum de Maunder, où les taches solaires n'ont pas été vues depuis des décennies, mais plutôt un petit minimum, comme le minimum de Dalton il y a environ 200 ans.

    Cependant, Nandi souligne que nous n'avons même pas atteint les niveaux bas observés pendant le minimum de Dalton - qui a constitué quelques cycles faibles de 1790 à 1830 - après quoi le Soleil s'est rétabli de façon spectaculaire. Et les preuves passées contredisent la supposition qu'un couple de cycles faibles, dit Nandi, conduira toujours à un grand minimum.

    Nos théories sur le comportement de notre étoile pourraient-elles être erronées ou nécessiter des ajustements? Non, dit Basu. Les idées sur la classification spectrale G2 du Soleil semblent être correctes, dit-elle. «Ce que nous n'avons pas encore réussi à corriger, c'est le comportement des champs magnétiques sur de courtes périodes [comme le cycle solaire de 11 ans]», explique Basu. "Ce dernier est ce que la plupart des physiciens solaires sont occupés à étudier ces jours-ci."

    Comme le note Giampapa, une théorie prédictive de la nature et de l'évolution de l'activité magnétique dans le Soleil et les étoiles est incomplète. On ne sait pas encore comment ces cycles faibles affecteront le climat.

    «Le récent recalibrage du nombre de taches solaires montre encore plus clairement que l'effet du soleil sur le climat est minime et limité à la variation de 0,1% de la luminosité du soleil (sortie radiative)», explique Hathaway. «Cela donne un petit changement de 0,1 degrés centigrades de la température mondiale - beaucoup trop petit pour produire un« petit âge glaciaire ». "

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    L'amas d'étoiles M67 dans Cancer peut donner aux astronomes la capacité de mieux comprendre le Soleil, car ses membres âgés comprennent une variété d'étoiles de type solaire.

    RICHARD McCOY

    Les taches solaires et le climat de la Terre

    Mais le manque de taches solaires affecte-t-il le climat? Guinan dit que la seule façon dont il pouvait voir l'activité solaire affecter le climat mondial est via ses effets sur la haute atmosphère de la Terre.

    Pendant le cycle solaire, la luminosité du Soleil ne varie que de 0,2%, explique Guinan. Mais il note que l'intensité des rayons X solaires peut varier d'un facteur de six à huit fois tandis que la production solaire dans le spectre ultraviolet lointain peut varier de 20% au cours d'un cycle solaire donné. Donc, si les émissions solaires à haute énergie affectent la thermosphère et la stratosphère de la Terre via un mécanisme de rétroaction amplifié inconnu, cela pourrait affecter la dynamique énergétique de la basse atmosphère de la Terre, même au point de modifier la circulation planétaire et d'induire un petit changement dans les températures mondiales, dit Guinan. Mais de récentes missions spatiales ont permis aux chercheurs d'étudier les liens entre la dynamique solaire interne (à travers des sondes des flux internes du Soleil) et sa sortie magnétique et particulaire. 

    Que pouvons-nous faire de plus pour tout comprendre? La puissance de calcul de pointe permet des paramètres physiques de type solaire plus réalistes dans les simulations informatiques. Mais ce qui serait vraiment utile serait une mission spatiale qui puisse observer le champ polaire du Soleil d'en haut ou d'en bas et observer comment il se comporte pendant le cycle solaire de 11 ans, dit Nandi.

    Le Solar Orbiter de l'Agence spatiale européenne, qui devrait être lancé en 2018, ferait exactement cela et conduirait à des prévisions plus précises du cycle des taches solaires. Nandi dit qu'une mission dédiée pour étudier la sortie des rayons X des étoiles de type solaire à différents âges de la séquence principale brûlant de l'hydrogène (y compris l'âge du Soleil) serait également utile en termes de détermination de la variabilité du magnétisme stellaire au cours de la vie d'une étoile.

    «Nous commençons tout juste à apprécier les façons complexes dont l'activité des étoiles mères influence l'évolution planétaire et l'habitabilité», explique Nandi. Les futures missions telles que Solar Orbiter, Solar Probe Plus de la NASA (dont le lancement est prévu en 2018) et la mission Aditya-L1 de l'ISRO (la première mission de l'Inde pour étudier le Soleil d'ici 2020) devraient contribuer à cette compréhension.

    "Mais ce dont nous avons vraiment besoin, c'est d'une expansion des travaux d'observation consacrés à l'enregistrement de la nature à long et à court terme de l'activité dans un échantillon d'étoiles [qui] ressemblent étroitement au Soleil", explique Giampapa. Ensuite, nous avons besoin d'un échantillon complémentaire d'étoiles différent de notre Soleil dans les paramètres clés dont les théoriciens ont besoin pour tester leurs modèles de génération et d'évolution du champ magnétique du Soleil.

    Cela aiderait les chercheurs à comprendre l'importance relative de certains paramètres physiques tels que la rotation solaire, la profondeur de la zone de convection, la température effective du Soleil et son âge ou son statut évolutif. La zone de convection du Soleil s'étend sur environ 124 000 miles (200 000 kilomètres) de profondeur jusqu'à la photosphère, où les photons sont créés. «Nous avons besoin de plus de travaux de modélisation sur la dynamique de la zone de convection du Soleil et les effets de la rotation du Soleil sur ces dynamiques», explique Hathaway. "Solar Orbiter [révélera] les détails de la dynamique de la zone de convection souterraine du Soleil."

    Mais quel est celui qui a le plus d'impact sur le climat: dynamique solaire ou changement climatique anthropique? «Les questions pertinentes sont de savoir si les effets solaires amplifient ou atténuent les impacts humains», explique Guinan. Nandi, cependant, reste sceptique quant au fait que les caprices des cycles de 11 ans du Soleil ont eu un impact significatif sur le climat de la Terre.

    Les physiciens du climat et les modélisateurs du climat ont conclu que l'impact des variations solaires sur le changement de la température mondiale au cours des dernières décennies est bien moindre que celui dû aux facteurs anthropiques, explique Nandi. Tant qu'ils ne comprendront pas beaucoup mieux le Soleil, les chercheurs en énergie solaire ne seront toujours pas en mesure de relier définitivement les points entre le climat sur la terra firma et l'absence ou l'abondance de taches solaires sur notre étoile la plus proche.

    Source: http://www.astronomy.com
    Lien: http://www.astronomy.com/magazine/2019/08/why-has-the-sun-gone-quiet?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR3_o4lQ4ie77FsgUX4xrR7OBY16DtDq2wPC7O3ZexMVnbmrMow75jgi8jA

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