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  • Amas globulaire

    LE 13.12.2019: Actualité de la météo,de l'astronomie et de la science/Les astronomes découvrent que 19 galaxies de plus manquent de leur matière noire

    Les astronomes découvrent que 19 galaxies de plus manquent de leur matière noire

    La nouvelle recherche peut avoir des implications dramatiques pour les théories sur la matière noire et la formation des galaxies.

    Par Jake Parks  | Publication: jeudi 12 décembre 2019

    SUJETS CONNEXES: MATIÈRE NOIRE | COSMOLOGIE | GALAXIES

    galaxie sans matière sombre

    La galaxie naine NGC 5477, vue ici dans cette image de Hubble, est comme la plupart des galaxies: elle a beaucoup plus de matière noire que de matière ordinaire. Mais la découverte récente de 19 galaxies naines manquant la plupart de leur matière noire peut forcer les astronomes à reconsidérer comment ces galaxies se forment en premier lieu. 

    Hubble / ESA / NASA

    Les astronomes ont découvert 19 autres galaxies sans leur matière noire . Au lieu de matière noire, ces étranges galaxies sont principalement remplies de matière régulière, comme les protons, les neutrons et les électrons qui composent tout ce que nous connaissons.

    La nouvelle découverte, publiée le 26 novembre dans Nature Astronomy , renforce la récente découverte controversée de deux autres galaxies sans matière noire . La substance mystérieuse représente la majeure partie de la matière dans l'univers, et on pense qu'elle est la principale composante de toutes les galaxies - ainsi que le principal moteur de la formation des galaxies en premier lieu. Donc, trouver autant de galaxies sans la matière exotique suggère que les astronomes manquent quelque chose de majeur sur la façon dont les galaxies se forment et évoluent.

    "Ce résultat est très difficile à expliquer en utilisant le modèle standard de formation des galaxies", a déclaré l'auteur principal Qi Guo de l'Académie chinoise des sciences dans un communiqué de presse , "et encourage ainsi les gens à revoir la nature de la matière noire."

    Récapitulation: matière noire et rotation des galaxies

    À la fin des années 1970, les astronomes Vera Rubin et Kent Ford de la Carnegie Institution ont observé notre voisine galactique la plus connue: la galaxie d'Andromède . Et quand ils l'ont fait, ils ont découvert que la galaxie ne tournait pas comme prévu. Dans notre système solaire, les planètes tournent autour du Soleil à des rythmes différents. Le mercure rapproché se déplace beaucoup plus rapidement que Neptune lointain. Cependant, à Andromède, les objets visibles sur le bord extérieur de la galaxie se déplacent aussi rapidement que les objets en orbite près du noyau de la galaxie.

    Rubin et Ford étaient perplexes. Cela signifiait que la galaxie d'Andromède devait être saturée d'énormes quantités de matière invisible, s'étendant loin du centre de la galaxie. Finalement, leur découverte s'est avérée être la première preuve directe de la matière noire .

    Les astronomes infèrent l'existence de la matière noire en grande partie sur la base du fait que les courbes de rotation des galaxies ne sont pas ce que vous attendez sans une certaine forme de masse cachée répartie dans toute la galaxie. Dans cette simulation, la galaxie de gauche montre à quoi ressemblerait la rotation sans les effets de la matière noire, tandis que la droite montre la rotation de la matière noire. Notez comment les étoiles et le gaz à l'extérieur de la galaxie droite se déplacent beaucoup plus rapidement que ceux de la galaxie gauche.

    Ingo Berg / Wikimedia Commons

    Au cours des décennies qui ont suivi, les astronomes ont réalisé que chaque galaxie semblait être pleine à craquer de matière noire, une substance qui n'interagit pas avec la matière régulière ou la lumière, sauf par la force de la gravité. Puis, en 2018, des chercheurs dirigés par Pieter van Dokkum de l'Université de Yale ont découvert une galaxie fantomatique bizarre nommée NGC 1052-DF2 qui semblait contenir très peu, voire pas du tout, de matière noire.

    "Nous pensions que chaque galaxie avait de la matière noire et que la matière noire est la façon dont une galaxie commence", a déclaré van Dokkum dans un communiqué de presse après la découverte. "Cette substance invisible et mystérieuse est l'aspect le plus dominant de toute galaxie. Donc, trouver une galaxie sans elle est inattendu. Elle remet en question les idées standard sur la façon dont nous pensons que les galaxies fonctionnent, et elle montre que la matière noire est réelle: existence en dehors des autres composants des galaxies. "

    Quelques mois plus tard, van Dokkum et son équipe ont découvert une deuxième galaxie sans matière noire appréciable: NGC 1052-DF4 . Et comme NGC 1052-DF2, cette galaxie ultra-diffuse a soulevé beaucoup de sourcils dans la communauté astronomique.

    Un critique était l'astronome Ignacio Trujillo de l'Instituto de Astrofisica de Canarias en Espagne.

    "Quelque chose qui a attiré mon attention très tôt était le fait que la galaxie [DF2] était non seulement anormale pour ne pas avoir de matière noire, mais aussi pour avoir une population extraordinairement brillante d'amas globulaires", a déclaré Trujillo à Astronomy. "Je me souviens avoir pensé:" Deux anomalies en même temps semblent vraiment bizarres. ""

    galaxydf2darkmatter

    NGC1052-DF2, imagée ici par le télescope spatial Hubble, est une grande galaxie, mais très diffuse, censée contenir une quantité négligeable de matière noire. 

    NASA / ESA / P. van Dokkum (Université de Yale)

    Mais après un retour académique, où Trujillo et van Dokkum ont échangé des salves sous forme de documents de recherche, la réponse à la question de savoir si ces galaxies manquent vraiment de leur matière noire reste incertaine.

    Une liste croissante de galaxies sans matière noire

    Mais maintenant, la découverte de 19 galaxies supplémentaires sans matière noire fait que DF2 et DF4 semblent moins bizarres. Et si les derniers résultats se maintiennent, les astronomes devront sérieusement réfléchir à ce que signifie cette population croissante de galaxies sans matière noire.

    Le dernier lot de galaxies manquant de matière noire a été découvert lorsque Guo et son équipe ont exploré la nature de 324 galaxies naines à l'aide des données de l' Observatoire Arecibo de Porto Rico et du Sloan Digital Sky Survey . Avec ces données, ils ont suivi les traces de Rubin et Ford, étudiant la vitesse à laquelle l'hydrogène gazeux tourne autour de chaque galaxie. Ils ont également calculé la quantité de matière normale - sous forme de gaz et d'étoiles - qu'ils contenaient.

    Après avoir chiffré les chiffres, Guo et ses collègues ont déterminé que, sur les 324 galaxies naines qu'ils ont étudiées, 19 d'entre elles contiennent suffisamment de matière visible pour expliquer uniquement les mouvements de l'hydrogène des galaxies. En d'autres termes, beaucoup de matière noire semble manquer dans ces galaxies.

    Selon l'étude, "Nos résultats suggèrent qu'une population de galaxies naines pourrait se former d'une manière particulière de sorte que beaucoup moins de matière noire est nécessaire que pour celles du groupe local [notre voisinage cosmique] et celles trouvées dans les simulations."

    Et quelle est la signification de trouver des galaxies sans matière noire? Selon van Dokkum, cela signifierait que les astronomes ne comprennent pas vraiment comment les galaxies se forment en premier lieu. Les scientifiques soupçonnent actuellement que les galaxies ne se forment que lorsque la gravité de grandes quantités de matière noire attire le gaz et la poussière nécessaires pour démarrer la formation des étoiles.

    "Le fait est que nous n'avons aucune idée de la façon dont la formation des étoiles se déroulerait en l'absence de matière noire", a expliqué van Dokkum. "Tout ce que nous pouvons dire, c'est qu'il doit y avoir eu un gaz très dense au début de leur histoire." Sinon, les galaxies ne pourraient pas créer de nouvelles étoiles.

    Pour aller de l'avant, Guo et son équipe disent que les astronomes doivent faire plus de travail pour cartographier les mouvements de l'hydrogène gazeux dans ces galaxies. Et avec cela, ils espèrent en savoir plus sur la façon dont ces galaxies sans matière noire sont apparues en premier lieu.

    Source: http://www.astronomy.com/ 
    Lien: http://www.astronomy.com/news/2019/12/astronomers-find-19-more-galaxies-missing-their-dark-matter?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR3fDMPdiBWvw1kjMzwl-f7l5T13wJc_nfZui1htB38dPYnEkWuU1HcXPZ8

  • Associations Astrophotometeo53

    LE 13.12.2019: Actualité de la météo,de l'astronomie et de la science/ Jupiter est-il une étoile ratée?

    Jupiter est-il une étoile ratée?

    Bien que Jupiter soit grand au fur et à mesure que les planètes disparaissent, il devrait être environ 75 fois sa masse actuelle pour allumer la fusion nucléaire dans son noyau et devenir une étoile.

    Par David J. Eicher  | Publication: lundi 01 juillet 2019

    SUJETS CONNEXES: LES PLUS GRANDS MYSTÈRES | JUPITER

    JupiterUpClose

    JUPITER UP CLOSE. Le vaisseau spatial Cassini de la NASA a pris cette image du géant Jupiter quand il a survolé la planète en décembre 2000. Cette image globale détaillée montre des caractéristiques aussi petites que 60 miles (97 kilomètres) de diamètre. 

    NASA / JPL

    La brillante planète Jupiter éblouit quiconque avec un ciel clair. Les observateurs romains ont nommé Jupiter d'après la divinité patronne de l'État romain d'après la mythologie grecque, qui l'a associée au dieu suprême, Zeus. Mais lorsque Galileo tourna son télescope vers le ciel en 1610, Jupiter prit une nouvelle signification. Galileo a découvert les quatre principales lunes de la planète - et a assisté à la première observation claire de mouvements célestes centrés sur un corps autre que la Terre. 

    Les astronomes ont reconnu Jupiter comme la plus grande planète du système solaire bien avant qu'un vaisseau spatial ne fournisse une exploration détaillée. La taille gigantesque de la planète - 142 984 kilomètres (88 846 milles) à l'équateur - détient 2,5 fois la masse de toutes les autres planètes réunies. Cela fait de Jupiter le corps le plus dominant du système solaire après le Soleil. Le volume de la planète est si grand que 1 321 Terres pourraient y entrer.

    Jupiter est un magnifique exemple d'une planète géante gazeuse. Il n'a pas de surface solide et est composé d'un petit noyau rocheux enfermé dans une coquille d'hydrogène métallique, qui est entouré d'hydrogène liquide, qui, à son tour, est recouvert d'hydrogène gazeux. En nombre d'atomes, l'atmosphère est composée d'environ 90% d'hydrogène et 10% d'hélium.

    GreatStorm

    GRANDE TEMPÊTE. Le vaisseau spatial Galileo de la NASA a repéré un nuage inhabituel d'ammoniac et de glace (bleu clair) au-dessus et à gauche du grand point rouge de Jupiter (centre) de longue durée dans cette image en fausses couleurs.

    NASA / JPL

    La domination de Jupiter sur le système solaire a conduit à de nombreuses missions d'engins spatiaux, à commencer par le survol de Pioneer 10 en 1973. Un an plus tard, Pioneer 11 a traversé la grande planète. Mais une étude approfondie et approfondie de la planète géante a commencé avec les survols jumeaux des Voyagers de la NASA en 1979. 

    Voyager 1 et 2 ont énormément augmenté nos connaissances joviennes. Ils ont cartographié les lunes de la planète, pris des images détaillées de l'atmosphère complexe de Jupiter et même découvert un faible ensemble d'anneaux.

    La mission Galileo de la NASA, qui est entrée en orbite jovienne en 1995, a donné aux scientifiques une autre aubaine. Alors même qu'il approchait de Jupiter en 1994, Galileo a assisté à l'un des plus grands événements de l'histoire du système solaire - le spectaculaire crash de la comète Shoemaker-Levy 9 sur la planète géante. Galileo a envoyé une sonde plongeant dans l'atmosphère de Jupiter. La sonde a échantillonné l'atmosphère directement et a renvoyé beaucoup d'informations avant qu'une immense pression au-dessous des nuages ​​de Jupiter ne l'écrase. En 2003, à la fin de la mission, Galileo a lui-même connu le même sort.

    En juillet 2016, le vaisseau spatial Juno de la NASA est entré en orbite autour de Jupiter pour commencer une nouvelle série d'observations scientifiques. Avec Juno, les chercheurs ont cartographié avec précision les champs gravitationnels et magnétiques de Jupiter, ont beaucoup appris sur l'amas de cyclones polaires de la planète et ont découvert que la géante gazeuse tourne étonnamment comme un corps solide juste en dessous de son sommet chaotique. Bien que Juno devait initialement cesser ses activités scientifiques en février 2018, la mission a été récemment prolongée et devrait maintenant se poursuivre jusqu'en juillet 2021. 

    JovianTurbulence

    TURBULENCE JOVIENNE. Les mosaïques de couleurs vraies (à gauche) et de fausses couleurs montrent comment les bandes d'air vers l'est et vers l'ouest entre l'équateur de la planète et les régions polaires contrôlent l'atmosphère de Jupiter.

    NASA / JPL

    La taille et la similitude de composition de Jupiter avec les naines brunes et les petites étoiles ont conduit certains à la qualifier d '«étoile défaillante». Si la planète s'était formée avec plus de masse, affirment-ils, Jupiter aurait déclenché la fusion nucléaire et le système solaire aurait été un double- système d'étoiles. La vie n'aurait peut-être jamais évolué sur Terre parce que la température aurait été trop élevée et ses caractéristiques atmosphériques toutes fausses.

    Mais bien que Jupiter soit grand au fur et à mesure que les planètes disparaissent, il devrait être environ 75 fois sa masse actuelle pour allumer la fusion nucléaire dans son noyau et devenir une étoile. Les astronomes ont trouvé d'autres étoiles en orbite autour de planètes de masses bien supérieures à celles de Jupiter.

    Qu'en est-il des naines brunes sous-stellaires? Notre plus grande planète ne se rapproche toujours pas de ces «presque étoiles». Les astronomes définissent les naines brunes comme des corps ayant au moins 13 fois la masse de Jupiter. À ce stade, un isotope de l'hydrogène appelé deutérium peut subir une fusion au début de la vie d'un nain brun.

    Ainsi, alors que Jupiter est un géant planétaire, sa masse est loin de la marque pour le considérer comme une étoile en échec.

    Source: http://www.astronomy.com/ 
    Lien: http://www.astronomy.com/magazine/greatest-mysteries/2019/07/48-is-jupiter-a-failed-star?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR1m07Im5ZEZR9priIylYBCpgC8fvGvVqv8OavOkdDWanpXrhPnEkdQn5UE

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    LE 13.12.2019: Actualité de la météo,de l'astronomie et de la science/Le site d'atterrissage de Mars 2020 pourrait être un bon endroit.

    Le site d'atterrissage de Mars 2020 pourrait être un bon endroit pour chasser les fossiles.

    Une étude récente suggère que le site d'atterrissage du prochain rover de la NASA sur Mars contient des minéraux qui préservent souvent des fossiles sur Terre.

    Par Erika K. Carlson  | Publication: lundi 9 décembre 2019

    SUJETS CONNEXES: MARS | MISSIONS ROBOTIQUES

    jezerocrater

    Le cratère Jezero de Mars est le futur site d'atterrissage du rover Mars 2020 de la NASA.

    NASA / JPL-Caltech / MSSS / JHU-APL

    Les scientifiques ont trouvé une autre raison de se réjouir de la prochaine mission de rover sur Mars de la NASA. Un vaisseau spatial en orbite autour de Mars a récemment repéré des signes clairs que le site d'atterrissage du rover Mars 2020 de la NASA - Jezero Crater - abrite de la silice hydratée, un minéral particulièrement efficace pour préserver les signes de vie. Cela pourrait faire du site d'atterrissage un bon endroit pour conserver les fossiles sur Mars .

    La mission du rover aidera les chercheurs à comprendre comment les minéraux se sont formés et à commencer à les sonder pour déceler des signes de vie. Et une équipe de scientifiques propose déjà plusieurs idées sur la façon dont les minéraux sont apparus dans le cratère Jezero. Les chercheurs décrivent leurs résultats dans une étude publiée en novembre dans la revue Geophysical Research Letters.

    La silice est une structure cristalline composée de silicium et d'oxygène que l'on trouve dans le quartz, le verre et le sable. La silice hydratée retient l'eau dans sa structure cristalline. Sur Terre, la silice hydratée peut se former dans une variété d'environnements, comme dans le verre volcanique et au fond de l'océan.

    La silice hydratée est l'un des matériaux connus les plus durs autres que le diamant et résiste aux intempéries du vent et de l'eau. Cela signifie qu'il est très bon pour préserver les matériaux plus doux qui se retrouvent à l'intérieur.

    «Les preuves les plus anciennes - les preuves définitives - des microfossiles que nous avons sur Terre se trouvent généralement dans la silice», a déclaré Jesse Tarnas, scientifique planétaire à l'Université Brown et l'un des auteurs de l'article.

    Les chercheurs ont trouvé des preuves de silice hydratée dans le cratère Jezero lorsque les données du vaisseau spatial Mars Reconnaissance Orbiter correspondaient à des mesures similaires prises de silice hydratée en laboratoire. Une fois le rover débarqué en 2021, les scientifiques pourront étudier de près les minéraux et découvrir comment ils se sont formés - et s'ils peuvent contenir des signes de vie passée.

    Le cratère Jezero abritait autrefois des rivières qui creusaient un delta à la surface de la planète. Il est possible que la silice hydratée se soit formée dans ces deltas, a déclaré Tarnas. D'autres possibilités sont qu'il s'est formé dans des volcans ou des roches en amont, et que le vent ou l'eau l'ont transporté dans le delta. Certains de ces scénarios sont plus prometteurs pour préserver les signes de vie que d'autres.

    Le rover Mars 2020 devrait être lancé en juillet 2020 et atterrir sur Mars en février 2021. Une fois qu'il est là, les instruments du rover peuvent analyser soigneusement la chimie de la silice hydratée et des roches environnantes. Ces observations permettront aux scientifiques de comprendre comment la silice hydratée s'est formée et si elles contiennent des molécules organiques complexes.

    Si l'analyse sur site du rover semble prometteuse, il peut emballer des échantillons qu'une future mission Mars pourrait essayer de ramener. Les scientifiques devraient probablement étudier les échantillons en personne, a déclaré Tarnas, pour confirmer ou infirmer s'ils contiennent des signes de vie.

    Source: http://www.astronomy.com/ 
    Lien: http://www.astronomy.com/news/2019/12/fossils-on-mars-if-they-exist-nasas-mars-2020-rover-has-a-shot-at-finding-them?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR2mCfTXec_QWq5kb35rhsZLtO7sq0wN4JzQEv4BsWq9DF-sde72D8jg490

     

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    LE 13.12.2019: Actualité de la météo,de l'astronomie et de la science/Comment s'est formée la galaxie de la Voie lactée?

     

    Comment s'est formée la galaxie de la Voie lactée?

    La façon dont les galaxies, y compris notre Voie lactée, sont nées du premier cosmos commence à peine à se faire jour.

    Par David J. Eicher  | Publication: lundi 01 juillet 2019

    SUJETS CONNEXES: LES PLUS GRANDS MYSTÈRES | MILKY WAY | GALAXY EVOLUTION

    MilkyDisk

    DISQUE LACTÉ. Le bord de la Voie lactée apparaît fantomatique dans cette image infrarouge capturée par le satellite d'astronomie infrarouge (IRAS).

    NASA / GSFC

    Sortir un télescope par une nuit de printemps claire et balayer la zone de la constellation de la Vierge révèle une vue étonnante: de grandes zones de la constellation sont parsemées de faibles taches, la lumière des galaxies lointaines liée à un immense essaim, l'amas de la Vierge. Cette zone du ciel nous donne notre meilleur aperçu de la plus grande concentration de galaxies la plus proche de l'univers.

    Les astronomes ont compris les propriétés de base des galaxies, du moins qu'il s'agit de grandes assemblées d'étoiles, de gaz et de poussière bien au-delà de la Voie lactée, depuis les années 1920. Mais vraiment comprendre les galaxies, l'histoire de leur formation dans le premier univers et comment elles ont évolué au cours des 13 derniers milliards d'années, est une lutte délicate qui défie les meilleurs chercheurs.


    Nous connaissons mieux notre propre galaxie, la Voie lactée. Les astronomes ont eu plus d'un siècle pour mener des recherches astrophysiques sur des dizaines de milliers d'objets dans la galaxie. Les cosmologistes ont fait de grands progrès au cours des dernières décennies pour comprendre comment l'univers a vu le jour. Pourtant, la façon dont les galaxies, y compris notre Voie lactée, sont nées du premier cosmos commence tout juste à se focaliser.

    Autoportrait

    AUTOPORTRAIT. Une vue oblique de la Voie lactée, créée à la manière d'un artiste, montre un système de trous noirs, GRO J1655–40, traversant l'espace quatre fois plus vite que les étoiles du voisinage galactique qui l'entoure.

    ESA / NASA / Felix Mirabel

    Des télescopes de plus en plus grands utilisés ces dernières années ont aidé les astronomes à résoudre certaines questions et à en soulever d'autres. Avec le télescope spatial Hubble, par exemple, dans son champ ultra profond, les astronomes peuvent voir presque le début de l'univers. Pourtant, personne n'a vu le soi-disant âge sombre cosmique, la période avant que les étoiles et les galaxies n'existent. Quand ils le font, nous pouvons voir la formation des premières étoiles et des premières galaxies.

    Pour l'instant, les astronomes doivent étudier les nombreuses galaxies étranges qu'ils voient dans des expositions comme le champ ultra profond pour obtenir des indices sur la façon dont la matière s'est agglomérée dans les premiers jours du cosmos. Après le Big Bang, une chaleur immense a suivi, tellement que la matière n'a pas pu se former. Il n'existait qu'une soupe de particules subatomiques et de radiations.

    Lorsque l'univers s'est suffisamment refroidi, il est devenu transparent au rayonnement et des atomes d'hydrogène ont commencé à se former. Les ondulations du rayonnement de fond micro-ondes cosmique - imagées par les satellites Planck, WMAP et COBE - indiquent les premières graines qui ont pu se transformer en trous noirs ou en galaxies. Mais comment exactement cela s'est produit est inconnu.

    GalacticCenter

    CENTRE GALACTIQUE. Le centre de la Voie lactée, drapé d'épais nuages ​​de poussière, se détache majestueusement sur cette image infrarouge. Le noyau de la galaxie se trouve à 26 000 années-lumière et contient un trou noir supermassif. 

    2MASS

     

    Source: http://www.astronomy.com/ 
    Lien: http://www.astronomy.com/magazine/greatest-mysteries/2019/07/38-how-did-the-milky-way-galaxy-form?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR2rFVVtikbtvs2fZ7xmzfe-p0uN2U1MhYTdBeWBRQdGW93wWtun4NPJXQE​

     

  • Associations Astrophotometeo53 Vanessa Vincent Coralie

    LE 13.12.2019: Actualité de la météo,de l'astronomie et de la science/ Ce que le milieu interstellaire nous dit sur le premier univers.

    Ce que le milieu interstellaire nous dit sur le premier univers.

    Les composés contenant des gaz nobles ne se forment pas naturellement sur Terre. Mais entre les étoiles, elles existent - et elles aident les scientifiques à sonder l'histoire de l'univers.

    Par Ken Croswell  | Publication: jeudi 12 décembre 2019

    SUJETS CONNEXES: NÉBULES

    CrabeCloseup

    Dans les gaz de la nébuleuse du crabe, les astronomes ont découvert de l'argonium lors de la première détection d'une molécule de gaz noble d'origine naturelle. Située dans la constellation du Taureau, la nébuleuse du crabe (représentée dans une image composite de deux télescopes) est les débris d'une explosion massive d'étoiles qui a éclairé le ciel au-dessus de la Terre en 1054.

    ESA / Herschel / PACS / Mess Key Program Supernova Remnant Team; NASA, ESA et Allison Loll / Jeff Hester / Arizona State University

    Les molécules contenant des gaz nobles ne devraient pas exister. Par définition, ces éléments chimiques - hélium, néon, argon, krypton, xénon et radon - sont les fêtards du tableau périodique, se blottissant dans la colonne de droite et refusant de fabriquer des molécules. En effet, personne n'a jamais vu de molécules de gaz noble d'origine naturelle sur Terre. Au début de cette décennie, cependant, les astronomes ont accidentellement découvert l'un de ces éléments distants dans des molécules de l'espace.

    Puis, en 2019, des observateurs ont rapporté avoir trouvé un deuxième type de molécule de gaz noble, celle qu'ils avaient recherchée pendant plus de trois décennies et d'un type qui était le premier à se former après la naissance de l'univers dans le big bang. Cette molécule nouvellement découverte donne un aperçu de la chimie du premier univers, avant que des étoiles ne commencent à briller ou que des galaxies ne se forment. La découverte pourrait même aider les astronomes à comprendre comment les premières étoiles sont apparues.

    La plupart des éléments chimiques partagent facilement des électrons avec d'autres éléments pour fabriquer des molécules, mais les gaz nobles ne le font normalement pas. «Les gaz nobles sont en quelque sorte heureux comme ils le sont», explique Peter Schilke, astrophysicien à l'Université de Cologne en Allemagne. C'est parce que la coque externe d'un atome de gaz noble a déjà son plein d'électrons, de sorte qu'elle n'échangera généralement pas d'électrons pour se lier à d'autres atomes et former des molécules - du moins pas ici sur Terre.

    Rétrospectivement, l'espace semble l'endroit idéal pour rechercher des molécules de gaz noble, car ces gaz abondent dans le cosmos. L'hélium est le deuxième élément le plus courant dans l'univers, après l'hydrogène, et le néon se classe cinquième ou sixième. Et dans l'espace interstellaire, où les températures et les densités extrêmes sont la règle, les gaz nobles font des choses qu'ils ne feraient jamais sur Terre. Cela comprend la formation de molécules.

    En plus de fournir un aperçu de l'enfance de l'univers, ces molécules exotiques renseignent les scientifiques sur les conditions actuelles dans l'espace entre les étoiles - les gaz qui composent le milieu interstellaire - qui sont d'un intérêt intense pour les astronomes. «Le milieu interstellaire est le lieu de naissance des étoiles et des systèmes planétaires», explique Maryvonne Gerin, astrophysicienne à l'Observatoire de Paris et co-auteur d'un 2016Article de la Revue annuelle d'astronomie et d'astrophysique sur les molécules interstellaires .
     

    Découvertes de gaz noble terrestre

    Ici sur Terre, les scientifiques ont concocté des molécules de gaz noble pendant près d'un siècle. En 1925, les scientifiques du laboratoire ont pu forcer l'hélium du gaz noble à se lier à l'hydrogène pour former de l'hydrure d'hélium, ou HeH + - appelé une molécule par les astronomes mais, parce qu'il est électriquement chargé, un ion moléculaire par les chimistes.

    En 1962, le chimiste Neil Bartlett a persuadé le xénon de s'accoupler avec du fluor et du platine, produisant un composé de couleur moutarde qui était une première: une substance composée de molécules électriquement neutres dont les astronomes et les chimistes sont heureux de dire qu'elle est pleine de molécules de gaz noble. Pourtant, personne n'a jamais vu de molécules de gaz noble d'origine naturelle sur Terre.


    Pendant des décennies, les astronomes ont recherché une molécule de gaz noble en particulier: l'hydrure d'hélium, ou HeH +, composé des deux éléments les plus courants dans l'univers et donc un bon pari pour exister dans l'espace. Bien que l'hydrure d'hélium d'origine naturelle n'ait jamais été trouvé sur Terre, les scientifiques ont réussi à forcer les deux atomes ensemble en laboratoire il y a près d'un siècle.

    Il semblait donc que ce combo serait également la carrière la plus probable pour les astronomes. Au lieu de cela, ils ont été pris au dépourvu par une molécule encore plus étrange.

    Un embarras interstellaire

    L'argon est plus de 20 fois plus commun dans l'atmosphère terrestre que le dioxyde de carbone, mais il est beaucoup moins pressé. En fait, c'est le troisième gaz le plus abondant dans l'air que vous respirez. L'azote et l'oxygène représentent respectivement 78% et 21% de l'atmosphère terrestre, tandis que l'argon représente la majeure partie du 1% restant.

    Mais personne ne cherchait une molécule interstellaire contenant de l'argon. «C'était fondamentalement une découverte fortuite», explique l'astrophysicien de l'University College de Londres Mike Barlow, qui a dirigé l'équipe qui a accidentellement trouvé ArH +: l'argonium, qui se compose d'argon et d'hydrogène.

    Tableau périodique

    Les gaz nobles (colonne la plus à droite, rouge) sont connus pour être chimiquement non réactifs et ne se lient pas naturellement avec d'autres atomes pour former des molécules sur Terre. Mais c'est une autre histoire dans l'espace. Au cours de la dernière décennie, les astronomes ont découvert deux exemples de composés chimiques composés d'hélium et d'argon, des gaz nobles dans l'espace.

    Un autre élément de gaz noble a contribué à rendre la découverte possible. En 2009, l'observatoire spatial Herschel a décollé pour l'espace et a littéralement gardé son calme pendant la mission en transportant un réservoir d'hélium liquide glacial qui a duré quatre ans. Cela a permis à Herschel d'observer des longueurs d'onde infrarouges lointains à partir d'objets éloignés sans l'interférence que sa propre chaleur aurait produite. Parce que de nombreuses molécules absorbent et émettent de la lumière infrarouge lointain, cette gamme spectrale est un bon endroit pour rechercher de nouvelles molécules spatiales.

    Moins d'un an après le lancement de Herschel, les astronomes ont commencé à remarquer que quelque chose dans l'espace interstellaire absorbait la lumière infrarouge lointaine à une longueur d'onde de 485 microns, une ligne spectrale qui n'avait pas été observée auparavant. «Personne ne pouvait comprendre de quoi il s'agissait», explique David Neufeld, astrophysicien à l'Université Johns Hopkins et co-auteur de l' article de la Revue annuelle 2016 (et une connaissance de l'auteur de cette histoire à l'université).

    Schilke a consulté des collègues de son groupe à Cologne et ailleurs. «Nous nous sommes assis dans le bureau du tableau blanc», dit-il, «et nous y avons mis toutes les molécules possibles, y compris l'argonium.» Aucune molécule connue ne correspondait à la longueur d'onde observée de 485 microns.

    Pendant ce temps, l'équipe de Barlow utilisait les données de Herschel pour étudier la nébuleuse du crabe, les restes d'une étoile massive que nos ancêtres ont vu exploser en 1054. Les feux d'artifice célestes ont forgé de l'argon et d'autres «métaux», que les astronomes définissent comme tous les éléments plus lourds que l'hélium.

    ClassicCrabNebula

    Une autre vue de la nébuleuse du crabe, les restes d'une explosion de supernova observée par des observateurs du ciel au Japon et en Chine il y a mille ans. Les filaments oranges révèlent l'hydrogène qui constituait jadis l'étoile; la lueur bleue est produite par l'étoile à neutrons au centre de la nébuleuse. L'étude de la lumière de l'objet a révélé la présence d'argonium.

    NASA / ESA / J. Hester (Arizona State University)

    Dans le gaz riche en argon de la nébuleuse, Barlow et ses collègues ont repéré deux raies spectrales non identifiées. L'une était la même ligne mystérieuse que tout le monde avait vue à 485 microns; l'autre avait exactement la moitié de la longueur d'onde - la marque d'une molécule contenant deux atomes. Barlow l'a identifié comme étant de l'argonium, publiant la découverte en 2013. Il s'agissait de la première molécule de gaz noble jamais trouvée dans la nature . (Barlow note qu'à la dernière minute, les éditeurs de son article scientifique ont changé «molécule» dans le titre en «ion moléculaire».)

    La découverte a été un choc. «Nous avons été stupéfaits quand nous avons entendu cela», explique Neufeld. Après tout, les astronomes avaient vu la même ligne spectrale de 485 microns ailleurs. «Quand j'ai entendu parler de la détection pour la première fois», dit Schilke, «j'étais extrêmement gêné de ne pas l'avoir repéré nous-mêmes.»

    Les scientifiques ont été victimes d'un mélange terre-à-terre. Ils pensaient connaître les longueurs d'onde produites par l'argonium, car les scientifiques l'avaient créé au laboratoire des décennies plus tôt et avaient mesuré son spectre. Mais ces molécules de laboratoire contenaient de l'argon-40, qui est de loin l'isotope d'argon le plus courant - sur Terre. Mais c'est uniquement parce que l'argon que nous respirons provient de la désintégration radioactive du potassium-40 dans les roches.

    L'univers est différent. «Dans le milieu interstellaire», explique Schilke, «l'argon-36 est de loin le plus abondant, et nous étions tout simplement trop stupides pour le réaliser.» L'argonium fabriqué avec de l'argon-36 absorbe et émet de la lumière à des longueurs d'onde légèrement différentes de ce qu'il fait avec argon-40, expliquant pourquoi les scientifiques avaient raté l'identification.

    Néanmoins, une fois qu'ils ont reconnu l'existence d'argonium interstellaire, Schilke, Neufeld, Gerin et leurs collègues ont cherché à expliquer sa formation. «C'est une molécule qui n'aime pas les molécules», explique Schilke, tout comme l'argon est un atome qui n'aime pas les atomes. Cette caractéristique particulière s'avère utile.

    ArgonEarthandSpace

    Sur Terre car il n'est pas dans les cieux: L'argon dans l'air de la Terre est presque entièrement composé de l'isotope argon-40, mais dans l'espace (mesuré à partir du vent solaire), un isotope différent, l'argon-36, domine. Une confusion entre les deux isotopes a retardé la découverte d'argonium interstellaire.

    Les origines cosmiques de l'argonium

    Sur la base de calculs standard de la façon dont les réactions chimiques se déroulent dans l'espace, les scientifiques savent que la formation de la molécule d'argonium interstellaire nécessite deux étapes. Tout d'abord, un rayon cosmique - une particule chargée à grande vitesse - dépouille un électron d'un atome d'argon interstellaire, créant Ar +. Ensuite, cet ion argon peut voler un atome d'hydrogène d'une molécule d'hydrogène (H2) pour créer de l'argonium, ArH +, car l'atome d'hydrogène est plus attiré par l'ion argon que par son partenaire hydrogène.

    Mais l'argonium est fragile et les mêmes molécules d'hydrogène dont il a besoin pour sa formation peuvent également le détruire. La molécule de gaz noble ne peut donc exister que là où il y a juste assez d'hydrogène moléculaire pour créer de l'argonium mais pas au point de le déchirer. Cette exigence stricte s'avère utile pour identifier les nuages ​​interstellaires qui ne sont pas susceptibles de générer de nouvelles étoiles et planètes.

    Le gaz interstellaire dans notre partie de la Voie lactée se présente sous deux types principaux: atomique et moléculaire. Le premier type, plus courant, consiste principalement en atomes individuels d'hydrogène et d'hélium. Parce que le gaz atomique est diffus, il fait rarement de nouvelles étoiles. Au lieu de cela, la plupart des étoiles se posent dans un gaz plus dense où les atomes se rassemblent pour créer des molécules.

    Il peut être difficile de distinguer les nuages ​​interstellaires constitués principalement de gaz atomique de ceux qui sont principalement constitués de gaz moléculaire, et c'est là que l'argonium entre en jeu. «C'est un traceur de gaz presque purement atomique», explique Schilke. En fait, bien que l'argonium soit une molécule, il n'existe que dans un gaz atomique de 99,9 à 99,99% .

    Parce que les rayons cosmiques conduisent à la création d'argonium, son abondance dans l'espace interstellaire a également aidé à déterminer le nombre de rayons cosmiques qui traversent la galaxie. «Il y a plus de rayons cosmiques que nous ne le pensions auparavant», dit Gerin. C'est important non seulement pour le futur capitaine Kirks qui souhaite minimiser son exposition au rayonnement destructeur lors de ses déplacements entre les systèmes stellaires, mais aussi pour les scientifiques qui étudient la chimie du milieu interstellaire, car les rayons cosmiques sont la première étape de la création d'autres molécules comme bien.

    La première molécule de l'univers

    Même après la découverte de l'argonium interstellaire, les astronomes ont poursuivi leur quête de la molécule de gaz noble la plus simple, l'hydrure d'hélium, celle que les théoriciens avaient prédit il y a des décennies. «Il s'agit de la première liaison chimique qui s'est formée dans l'univers», explique l'astrophysicien Stephen Lepp de l'Université du Nevada à Las Vegas.

    La molécule est née parce que l'hydrogène et l'hélium étaient les deux principaux éléments à émerger du big bang. Au début, l'univers était si chaud que tous les électrons que chaque élément a réussi à capturer seraient immédiatement éliminés par le rayonnement de haute énergie généré par la chaleur extrême. Mais à mesure que l'espace s'est agrandi, il s'est refroidi et environ 100 000 ans après le big bang, chaque noyau d'hélium a saisi deux électrons et est devenu neutre. Mettez H + et He ensemble et vous obtenez la première molécule de l'univers, HeH +.

    SpaceMolecules

    L'hydrure d'hélium et l'argonium sont les deux molécules de gaz noble que les astronomes ont trouvées dans l'espace.

    À ce jour, personne n'a jamais détecté d'hydrure d'hélium dans le premier univers; cela nécessiterait l'exploit sans précédent de parcourir plus de 13 milliards d'années-lumière d'espace à l'aube du temps et de discerner la ligne spectrale faible que la molécule produit. En avril 2019, cependant, des astronomes dirigés par Rolf Güsten de l'Institut Max Planck de radioastronomie en Allemagne ont rapporté avoir trouvé la molécule recherchée ici, dans la Voie lactée .

    L'équipe de Güsten a fait la découverte non pas avec un vaisseau spatial mais avec un avion spécialisé qui vole au-dessus de presque toute la vapeur d'eau de l'atmosphère, qui bloque le rayonnement infrarouge. L'Observatoire stratosphérique d'astronomie infrarouge a recherché la molécule convoitée à l'aide d'un télescope doté d'un nouveau spectromètre haute résolution sensible. Cet instrument a réussi à détecter la signature infrarouge lointain de HeH + à une longueur d'onde de 149 micromètres.

    Güsten et ses collègues ont réussi en fouillant la même nébuleuse où leurs prédécesseurs avaient échoué: NGC 7027 dans la constellation du Cygne. Il y a environ 600 ans, une étoile vieillissante connue sous le nom de géante rouge a jeté son atmosphère - quelque chose que notre propre soleil fera dans environ 7,8 milliards d'années. Cela a exposé le noyau chaud de l'étoile mourante, qui brille à 190 000 kelvins boursouflés (340 000 degrés Fahrenheit) et émet une lumière ultraviolette extrême qui déchire les électrons des atomes d'hélium, créant He +. Combinez cela avec des atomes d'hydrogène neutres d'autres parties de la nébuleuse et vous avez HeH +. Dans le premier univers, c'était l'inverse - l'hydrogène chargé et l'hélium neutre - mais le résultat final était le même: HeH +, la première molécule à se former après le big bang.

    NGC7027

    Depuis des décennies, les astronomes recherchent la molécule de gaz noble la plus légère, l'hydrure d'hélium, dans la nébuleuse planétaire NGC 7027, montrée sur cette image composite. En 2019, ils ont finalement annoncé un succès en détectant la molécule. L'hydrure d'hélium serait le premier type de molécule à se former après la naissance de l'univers.

    William B. Latter (SIRTF Science Center / Caltech) et NASA / ESA

    «C'est la fin d'une longue saga», explique Paul Goldsmith, astronome du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, qui n'a pas participé à la découverte. La détection prouve que les calculs prédisant l'existence de la molécule exotique étaient corrects, donnant foi aux attentes selon lesquelles la molécule a bel et bien pris forme peu de temps après la naissance de l'univers.

    Il pourrait également y avoir d'autres molécules de gaz noble. Dans l'espace, les atomes de néon sont beaucoup plus nombreux que l'argon, de sorte que le néonium, ou NeH +, pourrait exister. Si tel est le cas, son abondance et les endroits où elle existe éclaireront davantage les conditions dans le milieu interstellaire. D'un autre côté, le krypton est si rare que le kryptonium représente probablement peu de menace pour tout Superman interstellaire, et le xénon est encore plus rare.

    Mais c'est un vaste univers avec des températures et des densités qui varient énormément d'un endroit à l'autre et diffèrent considérablement de celles de la Terre. Quelque part, au coin d'un nuage interstellaire éloigné, les atomes les plus improbables se sont peut-être réunis pour créer des molécules encore plus bizarres qu'on n'en a encore trouvées, n'attendant qu'un observateur intrépide pour détecter leur signature spectrale dans les profondeurs de l'espace.

    10.1146 / knowable-121119-1

    Ken Croswell est astronome et auteur. Dans les années 1980, lui et Alex Dalgarno ont prédit que le milieu interstellaire devrait contenir la molécule OD , que les astronomes ont découverte trois décennies plus tard .
     

    Cet article est initialement paru dans Knowable Magazine , une entreprise journalistique indépendante des revues annuelles. Inscrivez-vous à la newsletter .

    Source: http://www.astronomy.com/ 
    Lien: http://www.astronomy.com/news/2019/12/impossible-molecules-in-space?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR103uA2TJ_dsgQCxJvz2KKq7q-CO25qdJMkyWR_cW124w3_FbmjmuHX0n4