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LE 19.04.2020: Actualité de l'astronomie / Trou noir supermassif : Gravity observe enfin la précession de Schwarzschild.
- Par dimitri1977
- Le 19/04/2020
- Dans Actualité de la météo,de l'astronomie et de la sciences à la une du jour
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Trou noir supermassif : Gravity observe enfin la précession de Schwarzschild
Laurent Sacco
Journaliste
Les astronomes observent depuis 27 ans, notamment avec les instruments du VLT de l'ESO, les mouvements d'une étoile proche du trou noir supermassif de la Voie lactée. Baptisée S2, cette étoile vient de fournir un nouveau test de la relativité générale en permettant la première mise en évidence de précession de Schwarzschild avec un trou noir supermassif.
Il y a presque cinq ans déjà on fêtait le centenaire de la découverte de la théorie de la relativité générale d’Einstein. Depuis des décennies on cherche à la réfuter au profit d'autres théories de la gravitation qui, si elles conservent bien l'espace-temps courbe d'Einstein, utilisent d'autres équations pour gouverner la métrique du champ de gravitation et introduisent éventuellement des champs supplémentaires, souvent scalaires comme celui associé au fameux boson de Brout-Englert-Higgs.
Une des stratégies pour tenter de départager ces théories concurrentes est d'étudier ce qu'elles prédisent en ce qui concerne le mouvement des corps célestes et le comportement des ondes électromagnétiques, via leurs fréquences et les trajectoires des rayons lumineux associées dans un champ de gravitation. Pour cela, il faut trouver une solution des équations de la gravitation qui décrivent l'espace-temps autour d'un corps céleste comme, par exemple, le Soleil. Dans le cas de la théorie d'Einstein une telle solution a été trouvée pour décrire une étoile sans rotation et rigoureusement sphérique, ou pour le moins qui peut être en pratique considérée comme telle à une bonne approximation dans la situation étudiée.
Il s'agit de la fameuse solution de Schwarzschild, laquelle s'est trouvée décrire également dans sa version complète un trou noir et cette fois rigoureusement. Or, il se trouve que nous connaissons l'existence d'un trou noir supermassif contenant environ 4 millions de masses solaires au cœur de la Voie lactée. Nous avons donc à notre disposition un excellent laboratoire pour tester la théorie de la relativité générale ainsi que la théorie des trous noirs. Des chercheurs s'y emploient depuis des décennies en étudiant notamment le mouvement des étoiles autour de ce trou noir associé à une source radio et que l'on appelle Sgr A*. En attendant ses premières images que devraient fournir les membres de la collaboration Event Horizon Telescope, Reinhard Genzel, directeur de l'Institut Max-Planck dédié à la Physique extraterrestre (MPE) à Garching en Allemagne, vient de publier un article dans Astronomy & Astrophysics, disponible sur arXiv, dans lequel il expose avec ses collègues les derniers résultats des études concernant Sgr A* qu'il poursuit depuis presque 30 ans, avec notamment les instruments du Very Large Telescope (VLT) de l'ESO.
Des observations effectuées au moyen du Very Large Telescope (VLT) de l’ESO ont pour la première fois révélé l’accord parfait entre le mouvement d’une étoile en orbite autour du trou noir supermassif situé au centre de la Voie lactée et les prévisions de la théorie de la relativité générale d’Einstein. Son orbite présente l’aspect d’une rosette et non d’une ellipse comme le prédit la théorie de la gravitation de Newton. Cet effet, baptisé précession de Schwarzschild, n’a encore jamais été mesuré pour une étoile en orbite autour d’un trou noir supermassif. Cette vue d’artiste illustre la précession de l’orbite stellaire – l’effet est exagéré afin de permettre une meilleure visualisation. © ESO, L. Calçada
La première mesure de la précession de Schwarzschild pour un trou noir
En l'occurrence, il s'agit toujours de mesures faites avec celui nommé Gravity et dont Futura avait déjà rendu compte dans les articles précédents ci-dessous. Dans un communiqué de l'ESO, Reinhard Genzel présente les résultats en ces termes : « La théorie de la Relativité Générale d'Einstein prévoit que les orbites liées d'un objet autour d'un autre ne sont pas fermées - contrairement à ce que prédit la théorie de la Gravitation Newtonienne, mais précessent vers l'avant dans le plan du mouvement. Ce fameux effet - observé pour la première fois dans l'orbite que décrit la planète Mercure autour du Soleil - constitua la toute première preuve de la validité de la théorie de la Relativité Générale. Une centaine d'années plus tard, nous venons de déceler la même caractéristique au sein du mouvement d'une étoile en orbite autour de la source radio compacte Sagittarius A*, située au centre de la Voie lactée. Ce résultat observationnel renforce l'idée selon laquelle Sagittarius A* constitue un trou noir supermassif dont la masse avoisine les 4 millions de masses solaires. ».
L'étoile dont parle Reinhard Genzel est célèbre sous le nom de S2. Elle est située à 26.000 années-lumière du Système solaire et elle boucle en 16 ans son orbite autour du trou noir supermassif de la Voie lactée. Selon les lois de Kepler, elle se déplace sur une orbite elliptique, qui précesse du fait des équations de la relativité générale, et sa vitesse est la plus importante lorsqu'elle passe au plus près du trou noir à une distance inférieure à quelque 20 milliards de kilomètres, ce qui représente 120 fois la distance Terre-Soleil. Cette vitesse est alors vertigineuse car elle est de l'ordre de 3 % de la vitesse de la lumière.
Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © European Southern Observatory (ESO)
Bientôt une mesure de la rotation du trou noir Sgr A* ?
Les astronomes mesurent les mouvements de S2 depuis 27 ans, ce qui veut dire qu'ils l'ont vu amorcer une seconde orbite autour de Sgr A* et qu'ils peuvent donc effectivement observer l'effet qu'ils appellent la précession de Schwarzschild et ce pour la première fois pour une étoile en orbite autour d'un trou noir supermassif. Mais il y a mieux, comme l'expliquent toujours dans un communiqué de l'ESO Guy Perrin et Karine Perraut, les astronomes français responsables du projet dans le cadre d'une équipe internationale dirigée par Franck Einsenhauer du MPE et qui a permis d'obtenir ce résultat spectaculaire : « Les mesures effectuées sur S2 sont en accord si parfait avec la théorie de la Relativité Générale que nous pouvons estimer la quantité de matière invisible, telle la distribution de matière noire ou l'éventuelle présence de trous noirs de taille inférieure, autour de Sagittarius A*. Ce champ d'investigation présente un intérêt certain pour notre compréhension de la formation et de l'évolution des trous noirs supermassifs. ».
Paulo Garcia, chercheur au Centre d'astrophysique et de gravitation du Portugal, un autre des responsables scientifiques du projet, rappelle un résultat déjà obtenu et dont Futura avait rendu compte dans l'un des articles ci-dessous : « Notre précédent résultat a montré que la lumière émise par l'étoile subit l'effet de la Relativité Générale. À présent, nous démontrons que l'étoile elle-même ressent les effets de la Relativité Générale. ».
Dans un futur proche, les chercheurs s'attendent à aller encore plus loin en débusquant des étoiles moins lumineuses et plus proches de l'horizon des événements de Sgr A*. Cela devrait être possible avec l'Extremely Large Telescope de l'ESO et on devrait avoir accès à des effets relativistes produits par la rotation du trou noir, effet découlant d'une autre solution des équations d'Einstein, celle découverte en 1963 par le mathématicien Roy Kerr et qui porte son nom. Non seulement on aurait alors accès à une nouvelle estimation de la masse du trou noir mais aussi, et pour la première fois, à la valeur de son moment cinétique si l'astre compact est bien en rotation, ce qui est très crédible.
Cette vue à champ large dans le domaine visible montre les riches amas d’étoiles qui peuplent la constellation du Sagittaire dans la direction du centre de notre galaxie, la Voie lactée. La totalité de l’image est emplie de très nombreuses étoiles – bon nombre d’entre elles toutefois sont masquées par des nuages de poussière et ne révèlent leur présence que dans le domaine infrarouge. Cette vue a été constituée à partir de photographies acquises dans les longueurs d’onde rouge et bleue issues du Digitized Sky Survey 2. Le champ de vue est voisin de 3,5 degrés x 3,6 degrés. © ESO and Digitized Sky Survey 2. Acknowledgment: Davide De Martin and S. Guisard
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LE 18.04.2020: Actualité de l'astronomie / Qu'est-ce que le télescope spatial Hubble a observé le jour de votre anniversaire ?
- Par dimitri1977
- Le 18/04/2020
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Qu'est-ce que le télescope spatial Hubble a observé le jour de votre anniversaire ?
Nathalie Mayer
Journaliste
Des étoiles, des galaxies, des planètes, des nébuleuses. Depuis son lancement le 24 avril 1990, le télescope spatial Hubble a réalisé plus de 1,4 million d'observations. Et pour célébrer avec tous les passionnés d'astronomie ses 30 années de bons et loyaux services à la science, les équipes de la Nasa (États-Unis) ont décidé de sélectionner un cliché en particulier pris chaque jour de l'année.
Check out what the @NASAHubble Space Telescope looked at on my birthday! #Hubble30 https://imagine.gsfc.nasa.gov/hst_bday/january-3 …
Voir les autres Tweets de Nathalie Mayer
Qu’a vu le télescope spatial Hubble le jour de votre anniversaire ? Deux galaxies spirales sous un angle différent, par exemple. À gauche NGC 4302 et à droite NGC 4298. © Nasa
À vous désormais d'entrer la date de votre anniversaire -- le jour et le mois, uniquement -- et de découvrir l'image que Hubble a dévoilé au monde à la date de votre anniversaire -- si vous êtes suffisamment jeune et que vous avez un peu de chance -- ou alors que vous souffliez peut-être vos 10, 18, 30, 40 ou 50 bougies. À partager sans modération sur les réseaux sociaux en utilisant le hashtag #Hubble30.
Pour fêter les 30 ans du télescope spatial Hubble, les astronomes de la Nasa vous offre en cadeau, l’image de votre anniversaire. © Urupong, Adobe Stock
LIEN HUBBLE: https://imagine.gsfc.nasa.gov/hst_bday/january-3
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LE 18.04.2020: Actualité de l'astronomie / La prometteuse comète Atlas est en morceaux.
- Par dimitri1977
- Le 18/04/2020
- Dans Actualité de la météo,de l'astronomie et de la sciences à la une du jour
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La prometteuse comète Atlas est en morceaux
Xavier Demeersman
Journaliste
Découverte fin décembre, C/2019 Y4 (Atlas), ou pour faire court la comète Atlas, semblait sur la même trajectoire de gloire que la « grande comète de 1844 » dont elle partage la même orbite. Or, ces derniers jours, l'astre chevelu a perdu de son éclat.
Elle promettait d'être une comète brillante et peut-être même la plus belle et étincelante depuis au moins deux décennies (voir article plus bas), à en faire pâlir de jalousie Vénus, lorsque fin mai, elle serait passée au plus près du Soleil (périhélie)... Seulement voilà, comme beaucoup de ses congénères qui traversent la région la plus douce du Système solaire - le Système solaire interne où gravitent les quatre planètes rocheuses -, ses rêves de gloire sont en train de se briser. Et avec eux, ceux des astronomes amateurs et professionnels qui se réjouissaient d'observer et photographier ce spectacle assez rare.
La comète Atlas, le 11 avril 2020. Photo prise par les astrophotographes Jose de Queiroz et Michael Deyerler. On distingue clairement un fragment à l'avant de la comète. © Jose de Queiroz, Michael Deyerler, Spaceweather
Mais comme le laisser craindre les images d'astrophotographes publiées la semaine dernière et les chroniques de sa luminosité (voir le tableau ci-dessous), le petit noyau de la comète n'aura pas résisté - ou alors, résiste mal - au feu ardent du Soleil. Les dernières observations confirment en effet que C/2019 Y4 (Atlas) s'est disloquée. Une équipe d’astronomes taïwanais estime que le fragment de tête est à 3.400 kilomètres du reste d'un noyau.
Hello Comet Atlas C/2019 Y4 april 14 UT 21.15 RGB 6x3min 11"/2.2 RASA QHY 600 2x2 bin Regards Michael Jäger
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On peut encore observer la comète Atlas
Comme Atlas a encore de gros restes en formation groupée, il est toujours possible de la distinguer au foyer d'un télescope ou d'une lunette avec un grossissement conséquent. Filant à travers la constellation de la Girafe, ce n'est certes plus qu'une lueur verdâtre dont la luminosité est dégradée, passant d'une magnitude proche de 7, le 30 mars, à une magnitude 10 ces derniers jours. Lueur d'espoir : des sursauts ont fait remonter son éclat récemment. Néanmoins, tout indique que la comète pourrait bientôt s'émietter complètement et s'éteindre dans le ciel terrestre, ne laissant plus derrière elle qu'une longue traînée de poussières.
La luminosité de la comète Atlas reportée depuis début 2020. Sa magnitude aurait dû continuer de grimper jusqu'aux alentours du 31 mai, date du périhélie de la comète. © Cobs Comet Observation
Comme avec la comète Ison en 2014, son destin glorieux dans le ciel des Terriens est en train de s'évanouir sous nos yeux. Astres chevelus (du grec asteres kometes), longtemps perçus comme des messagers célestes de mauvais augure, les comètes sont décidément imprévisibles.
VOIR AUSSILa comète interstellaire 2I/Borisov s'est fragmentée !
POUR EN SAVOIR PLUS
La comète Atlas est-elle en train de se désintégrer sous nos yeux ?
On l'attendait comme la comète de l'année, voire de la décennie. Mais depuis quelques nuits, la comète Atlas semble montrer quelques signes de faiblesse. Des observations qui suggèrent qu'elle pourrait bien être en train de se désintégrer.
Article de Nathalie Mayer publié le 7 avril 2020
La comète C/2019 Y4 Atlas -- plus simplement connue sous le nom de comète Atlas -- a été découverte fin 2019. Depuis quelque temps, sa luminosité augmentait plus vite que les astronomes l'avaient initialement imaginé. Laissant même espérer que nous pourrions bientôt l'observer à l'œil nu. Sa luminosité était même annoncée comme atteignant celle de Vénus, d'ici le mois de mai. Un spectacle grandiose allait venir égayer notre confinement. Mais, revirement de situation ces dernières nuits. La comète Atlas pourrait bien être sur le point de se désintégrer.
Astronomers believe that Comet Atlas, which in one month has grown 4,000 times brighter than when it was first spotted, has the potential to become “the comet of a generation” if it maintains its composition.
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Dès le 15 mars, Karl Battams, chercheur au Naval Research Lab de Washington DC (États-Unis), déclarait : « je ne serai pas surpris de voir la comète Atlas commencer à s'estomper rapidement et peut-être même à se désintégrer avant d'atteindre le Soleil. » Et en effet, une baisse de luminosité a été notée ces derniers jours.
Qicheng Zhang (Caltech) reports the possible disintegration of comet C/2019 Y4 (ATLAS), image from the (NEXT) Telescope.
on April 6. An elongated pseudo -nucleus as seen below, could be evidence of a major destructive event in the nucleus. Is it RIP Comet ATLAS?70 personnes parlent à ce sujet
Un allongement du noyau révélateur ?
Plus récemment encore, des images prises par le télescope de l'observatoire de Xinjiang (Chine) ont montré un allongement du noyau de la comète Atlas de trois secondes d'arc, selon une direction semblable à celle de sa queue. Une morphologie en totale cohérence avec le déclin soudain de la production de poussière. Un signe, selon les chercheurs, d'une rupture du noyau de la comète. La désintégration de la comète Atlas pourrait aussi expliquer les anomalies de trajectoires également observées depuis quelques jours.
Comet C/2019 Y4 (ATLAS) appears to be breaking up!
Where I was still optimistic a day earlier, my iTelescope images from this morning showed the core to be elongated with a duplicate brightness peak.91 personnes parlent à ce sujet
« L'orbite de la comète est maintenant influencée par des forces "non gravitationnelles". Ces forces résultent de gaz qui se détachent du noyau d'Atlas et provoquent un léger déplacement de ce noyau dans la direction opposée. La plupart des comètes actives en font l'expérience dans une certaine mesure, mais pour la comète Atlas, les forces "non gravitationnelles" se sont déclenchées très brusquement et sont assez fortes. Cela soutient le récit d'un petit noyau poussé très fortement par un dégazage extrême, éventuellement accompagné d'une fragmentation », explique Karl Battams sur spaceweather.com. Affaire à suivre...
La comète Atlas s'annonce comme la plus brillante depuis 20 ans !
Découverte il y a quatre mois, la luminosité de C/2019 Y4 (Atlas) augmente plus vite que prévu. À ce rythme, nous pourrions l'observer à l'œil nu ce mois-ci.
Article de Xavier Demeersman paru le 29/03/2020
La luminosité de la comète Atlas poursuit sa croissance fulgurante. Lueur verte radieuse, elle surprend les astrophotographes qui la retrouvent toutes les nuits, par la rapidité de la croissance de l'augmentation de son éclat. Fonçant vers le point de son orbite le plus proche du Soleil, le périhélie, qu'elle atteindra fin mai, elle affiche, ce 2 avril, une magnitude 8. Quelque 155 millions de kilomètres la sépare de la Terre (soit un peu plus que la distance Terre-Soleil).
La queue de la comète C/2019 Y4 (Atlas) commence à être bien visible. Images prises le 27 mars 2020 en Autriche par l'astrophotographe Gerald Rhemann. © Gerald Rhemann, Spaceweather
Paradant fin mars au-dessus de la tête de la Grande Ourse, C/2019 Y4 sera de passage dans la constellation de la Girafe quand elle commencera à être visible à l'œil nu. Elle traversera ensuite Persée avant de flirter avec les Pléiades et le Taureau quand elle plongera au plus près du Soleil, le 31 mai.
Hello Comet Atlas C/2019 Y4 march 30 UT 22.30 RGB 15x4 min 8"/2.0 RASA Asi 1600 cs Michael Jäger
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L’immense chevelure de la comète Atlas
Ce qui étonne aussi ses observateurs chevronnés qui la traquent depuis sa découverte, fin 2019, c'est la taille démesurée qu'a pris sa chevelure de gaz : 720.000 kilomètres de diamètre le 24 mars. Sa queue de gaz et de poussière, quant à elle, continue de s'allonger : elle mesure 3,3 millions de kilomètres début avril.
C/2019 Y4 (Atlas) a l'étoffe d'une comète qui pourrait devenir très brillante. Surtout, si l'on en croit les premières indications de son parcours dans le Système solaire, très similaire à celui de la « grande comète de 1844 ». D'ailleurs, il s'agit peut-être d'un fragment de cette dernière.
Le parcours de la comète Atlas dans le ciel terrestre. © StellaNavigator, AstroArts via aerith.net
On se prend donc à rêver qu'elle puisse avoir le même « potentiel » que son aînée du XIXe siècle et devenir ainsi la « Grande comète de 2020 », voire de la décennie ! Mais prudence car combien de fois des comètes annoncées comme exceptionnelles ont déçu... Et combien de fois des comètes quelconques ont, au contraire, impressionné par leur éclat imprévu. Atlas est très prometteuse et pourrait nous combler de surprise. Ce qui ne serait pas de trop en ces temps moroses de crise sanitaire.
#Comet ATLAS on March 29th. http://www.damianpeach.com/deepsky/c2019y4_2020_03_29dp.jpg … A tail is starting to develop. Lets hope it lives up to expectations - a decent comet is long overdue!
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Suivez les tribulations d’Atlas, une comète très prometteuse
Article de Xavier Demeersman publié le 22 mars 2020
La comète Atlas se cache de moins en moins dans la nuit. Et c'est bien normal car l'astre glacé, actuellement à environ 160 millions de kilomètres de la Terre, se rapproche à grands pas du Soleil. Pour les astronomes amateurs, il est désormais beaucoup plus facile de l'observer et les astrophotographes sont ravis de la retrouver tous les soirs, tous témoins de sa luminosité croissante.
This is a better representation of the steady brightening of Comet ATLAS Y4 over the past 15 days. This is not an outburst, but normal rapid brightening as the comet approaches the sun.
132 personnes parlent à ce sujet
De magnitude 8, ce 17 mars 2020, elle pourrait être visible à l'œil nu, du moins avec une paire de jumelle, dans les semaines à venir selon les projections. Au plus près du Soleil, fin mai, sa luminosité pourrait culminer à une magnitude 1, estiment les spécialistes.
#Comet C/2019Y4 ATLAS
Credit by Gerald Rhemann on March 18, 2020 Eichgraben, Lower Austria31 personnes parlent à ce sujet
Observez la comète Atlas !
Si vous souhaitez suivre son parcours dans la nuit étoilée, vous pouvez la rechercher ces jours-ci entre la paire de galaxies M81 et M82 et 23 Ursae Majoris, l'
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LE 18.04.2020: Actualité de l'astronomie / L'azote sur Terre, essentiel à l'apparition de la vie, vient-il des comètes ?
- Par dimitri1977
- Le 18/04/2020
- Dans Actualité de la météo,de l'astronomie et de la sciences à la une du jour
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L'azote sur Terre, essentiel à l'apparition de la vie, vient-il des comètes ?
Laurent Sacco
Journaliste
Futura a interrogé l'astrochimiste, exobiologiste et planétologue Olivier Poch au sujet d'un travail que lui et ses collègues ont effectué et qui jette une lumière nouvelle sur l'origine de l'azote sur Terre, azote que la vie utilise de façon cruciale dans les protéines et l'ADN. Il a permis d'identifier un réservoir caché de cet élément à la surface de la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko.
Environ 80 % des météorites qui tombent sur Terre sont des chondrites. Au cours du XXe siècle, les cosmochimistes ont constaté que leur composition moyenne est très similaire à celle des éléments dans l'atmosphère du Soleil si l'on tient compte du fait que celle-ci est très majoritairement composée d'hydrogène et d'hélium - des éléments volatils que l'on ne retrouve pas vraiment dans les météorites. La composition moyenne de la Terre est également très proche de celle de ces météorites, en particulier les chondrites à enstatite. On constate aussi que la composition de l'atmosphère de Jupiter est très voisine de celle du Soleil. Ces constatations soutiennent le scénario de la formation du Système solaire hérité de Kant et Laplace dans lequel le Soleil et son cortège de planètes sont nés à partir d'une nébuleuse protosolaire, un nuage de gaz d'hydrogène et d'hélium contenant 1 % de poussière qui s'est contractée gravitationnellement il y a un peu plus de 4,56 milliards d'années.
Il y a pourtant des différences, parfois très importantes, notamment quand on regarde les abondances des isotopes des éléments chimiques, mais pas seulement, dans les divers corps du Système solaire, comètes et astéroïdes compris. Ces différences sont intéressantes parce qu'elles sont porteuses d'informations précieuses sur la cosmogonie du Système solaire, de la Terre et même sur l'origine de la Vie. Les cosmochimistes se servent, par exemple, du rapport des isotopes de l'hydrogène D/H (D désignant le deutérium, qui contient un proton et un neutron dans son noyau alors que H ne contient qu'un proton) pour tenter de déterminer l'origine de l'eau des océans.
La cosmochimie, une clé de l'exobiologie
On a pensé un temps que cette eau avait été apportée par des comètes mais il semble que les rapports D/H, mesurés jusqu'ici, ne soient pas favorables car ils sont très généralement différents de celui de l'eau de l'océan terrestre. Ainsi, la sonde Rosetta a découvert que le rapport D/H dans 67P/Tchourioumov-Guérassimenko est trois fois plus élevé que le rapport D/H de l'eau dans les océans de la Terre. On a trouvé des rapports presque aussi élevés, environ deux fois la valeur des océans terrestres, avec les comètes de Halley, Hyakutake et Hale Bopp, 12 fois celui estimé pour la nébuleuse protosolaire.
L’eau de la Terre semble donc plutôt venir de certains astéroïdes sur la base du rapport D/H mesuré dans l'eau des météorites. Mais, en ce qui concerne les comètes on connaît quelques exceptions, comme les comètes 103P/Hartley et 46P/Wirtanen, donc un retournement de situation reste possible.En effet, les rapports mesurés le sont dans l'eau émise par la chevelure ou coma (mot latin de même sens), qui forme un halo à peu près sphérique entourant le noyau des comètes. Or, une étude en 2019 a montré qu'il pourrait y avoir une corrélation entre le taux d'activité des comètes et le rapport D/H mesuré. Le D/H mesuré dans la coma des comètes les plus actives est proche de la valeur terrestre, alors qu'il est plus élevé pour les comètes moins actives. Des phénomènes de fractionnement isotopique pourraient se produire sur les comètes les moins actives, de sorte que le rapport D/H à l'intérieur de toutes les comètes pourrait être proche de celui de l'eau des océans.
La comète 46P/Wirtanen, photographiée le 26 novembre 2018. © Avec la permission de Gerald Rhemann
On se pose des questions aussi sur l'origine de l'azote de notre atmosphère. Provient-il du dégazage volcanique du manteau de la Terre au début de son histoire, l'azote étant initialement piégé dans les minéraux composant la Terre primitive (incidemment, la Terre serait plus pauvre en azote que l'atmosphère solaire pour des raisons mal comprises, à moins que l'azote manquant ne se trouve dans son manteau) ou d'un apport plus tardif sous forme d'impact de météorites après le refroidissement de la surface de la Terre ? L'origine de l'azote de notre Planète nous interroge aussi et sans doute surtout parce que cet élément est avec le carbone, l'hydrogène et l'oxygène l'un des composants majeurs (CHON) de molécules organiques essentielles à la vie, comme les acides aminés formant les protéines et bien sûr les fameuses bases azotées que sont l'adénine, la cytosine, la guanine, la thymine et l'uracile, respectivement symbolisés par A, C, G, T et U, qui sont au cœur du code génétique des molécules d’ARN et d'ADN.
Des mesures faites avec des radiotélescopes, et dans l'infrarouge par spectroscopie, montraient la présence de molécules azotées comme l'acide cyanhydrique (HCN), l'ammoniac (NH3), ou encore le formaldéhyde H2CO dans la coma. Certaines de ces espèces ont des implications importantes pour la chimie prébiotique. Ainsi, dans une solution aqueuse, HCN est une molécule clé pour la synthèse d'adénine et d'autres bases azotées, H2CO l'est pour les sucres (réaction de formose), NH3, HCN, H2CO et d'autres aldéhydes permettent la synthèse de Strecker (et avec CO2, la synthèse de Bucherer-Berg) d'acides aminés et espèces apparentées. Les comètes pourraient donc avoir joué un rôle dans l'arrivée sur Terre de composants azotés favorisant l'apparition de la Vie.
Toutefois, jusqu'à la mission Rosetta, on n'avait pas trouvé de preuve convaincante de la présence de N2 dans une comète. Or, cette molécule devait être la forme la plus abondante de l'azote dans le disque protoplanétaire où se sont formées planètes et comètes.
Au final, comme on avait commencé à le constater avec les mesures in situ de la mission Giotto dans une comète, en l'occurrence celle de Halley en 1986, les comètes semblent anormalement pauvres en azote et en particulier en N2. D'ailleurs, le rapport de l'azote moléculaire et du monoxyde de carbone (N2/CO), mesuré in situ par la sonde Rosetta pour 67P/Tchourioumov-Guérassimenko avec l'instrument Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis (Rosina), s'avère 25 fois plus faible que celui dans la nébuleuse protosolaire déduit de celui mesuré dans les atmosphères du Soleil et de Jupiter. De façon plus générale, le rapport N/C pour les comètes est anormalement bas et pour 67P/Tchourioumov-Guérassimenko il est 10 fois plus faible.
C'est un problème car les comètes se sont formées dans les régions froides et éloignées du disque protoplanétaire et devraient donc être des vestiges inchangés de ce disque, et garder en mémoire le rapport N/C de la nébuleuse protosolaire mesuré dans l'atmosphère solaire. Faut-il croire à ces mesures ? Que nous disent-elles sur la formation du Système solaire, quand on sait que Titan et Triton ont des atmosphères d'azote, et sur l'origine de la Vie ?
Le biochimiste russe Alexander Oparine, à l'origine d'une hypothèse sur la formation des premières molécules organiques sur Terre, parle (en russe, traduit ensuite par son interlocuteur) de la possibilité, dans un avenir pas très éloigné, de synthétiser la matière vivante, en choisissant judicieusement les différentes étapes à suivre. © INA
Les comètes, à l'origine de l'azote de la petite mare chaude de Darwin ?
Rappelons une célèbre lettre adressée par Darwin à son ami, le grand botaniste et explorateur britannique Joseph Dalton Hooker. Il y évoque brièvement en 1871 un lieu et un scénario possibles pour l'origine de la vie en ces termes : « Quelque petite mare chaude, en présence de toutes sortes de sels d'ammoniac et d'acide phosphorique, de lumière, de chaleur, d'électricité, etc. », où « un composé de protéine fut chimiquement formé, prêt à subir des changements encore plus complexes ».
Au siècle suivant, dans les années 1920, le biochimiste russe Alexander Oparine et le biologiste anglais John Burton Haldane vont reprendre l'hypothèse de Darwin en remplaçant sa petite mare chaude par les mers et les océans de la Terre primitive, enrichis en molécules prébiotiques par des réactions au sein de l'atmosphère initiale de la Terre, supposée différente de celle d'aujourd'hui.
Les comètes ont-elles encore une place importante dans ce scénario pour l'apport de l'azote ?
L'astrochimiste et planétologue Olivier Poch dans son laboratoire. © Olivier Poch
Il semblerait bien qu'il existe un réservoir d'azote supplémentaire dans les comètes, au moins dans le cas de 67P/Tchourioumov-Guérassimenko, ce qui pourrait permettre de réconcilier les rapports N/C mesurés, si l'on en croit un article publié dans Science par un consortium international de chercheurs notamment du CNRS, des universités de Grenoble, de Paris, d'Aix-Marseille et de l'Observatoire de Paris (également disponible sur arXiv).
Futura a interrogé à ce sujet le principal auteur de cet article, l'astrochimiste, exobiologiste et planétologue Olivier Poch. Lui et ses collègues de l'Institut de planétologie et d'astrophysique de Grenoble (Ipag) ont reconstitué en laboratoire des matériaux cométaires possibles à la surface de 67P/Tchourioumov-Guérassimenko pour mesurer ensuite, en laboratoire, les caractéristiques des spectres de la lumière infrarouge que ces comètes artificielles pouvaient réfléchir. En les comparant aux spectres mesurés par l'instrument Visible, InfraRed and Thermal Imaging Spectrometer (Virtis) de la sonde Rosetta, les astrochimistes sont arrivés à la conclusion qu'il existait à la surface de 67P/Tchourioumov-Guérassimenko, « Tchoury » pour les intimes, des sels d'ammonium comme par exemple le formate d'ammonium, NH4+ HCOO-. Le spectromètre de masse Rosina a aussi, quant à lui, livré indirectement des indices de la présence de ce sel d'ammonium et d'autres, en l'occurrence NH4+Cl- (chlorure d'ammoniun), NH4+CN- (cynanure d'ammonium), NH4+OCN- (cyanate d'ammonium) et NH4+CH3COO- (acétate d'ammonium). Voici les réponses d'Olivier Poch à nos questions.
Futura : Vous, et vos collègues, avez montré qu'il y avait un réservoir d'azote caché dans la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko et peut-être dans d'autres comètes. Cela permet-il de résoudre l'énigme du manque d'azote dans les comètes ?
Olivier Poch : Il est certain que dans le cas de cette comète le rapport N/C est plus élevé s'il y a effectivement la présence des sels d'ammonium, mais nous ne savons pas encore si l'augmentation est suffisante pour en déduire que l'on a effectivement maintenant un rapport conforme à ce qui était attendu du fait de la formation précoce et primitive des comètes, à savoir un rapport reflétant celui de la nébuleuse protosolaire d'où sont nés également le Soleil et les planètes.
Futura : Comment en êtes-vous venus à faire cette découverte ?
Olivier Poch : La composition de la surface des comètes et des astéroïdes peut être étudiée à partir de la mesure du spectre de la lumière qu'elle réfléchit dans l'infrarouge. C'est ce que l'on a fait entre 2014 et 2016 avec le spectro-imageur Virtis (Visible, InfraRed and Thermal Imaging Spectrometer) de la sonde Rosetta. Le spectre obtenu a révélé que la surface de Tchoury est sombre, rougeâtre et presque entièrement uniforme en
LE 17.04.2020: Actualité de l'astronomie / La vitesse des vents d'une naine brune mesurée pour la première fois.
- Par dimitri1977
- Le 17/04/2020
- Dans Actualité de la météo,de l'astronomie et de la sciences à la une du jour
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La vitesse des vents d'une naine brune mesurée pour la première fois
la rédaction de Futura
Si, sur Terre, les vents dépassent rarement les 300 km/h, ce n'est pas le cas sur tous les corps célestes. Une nouvelle étude, combinant observations dans l'infrarouge et dans le domaine radio, a permis de mesurer la vitesse du vent sur une naine brune et de déterminer qu'elle y atteint 2.300 km/h.
Les naines brunes sont des corps célestes intermédiaires en masse, entre les planètes géantes gazeuses (comme Jupiter) et les étoiles. Depuis le milieu des années 1990, plusieurs centaines de naines brunes ont été découvertes. Sur Terre ou tout autre corps ayant une surface solide bien identifiée, la vitesse du vent est mesurée par rapport à cette surface. Cependant, les planètes géantes gazeuses et les naines brunes sont composées presque entièrement de gaz, donc il faut utiliser une autre référence.
Dans les couches supérieures de ces corps, les différentes portions de gaz peuvent se déplacer indépendamment. Cependant, en profondeur, la pression est si importante que le gaz tourne d'un seul bloc. C'est la rotation de cette partie, que l'on considère comme l'intérieur de ces corps, qui sert de référence pour mesurer les vents en surface.
Vue d'artiste de 2MASS J10475385+2124234 montrant son champ magnétique et sa surface, qui ont été observés à différentes longueurs d'onde pour déterminer leur période de rotation et, par suite, la vitesse des vents en surface. © Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
De la théorie à la pratique
Dans un article publié dans Science, Katelyn N. Allers, Johanna M. Vos, Beth A. Biller et Peter K. G. Williams décrivent comment ils sont parvenus à mesurer la vitesse du vent sur une naine brune. L'objet étudié, 2MASS J10475385+2124234 (en abrégé 2MASS J1047+21), a une masse estimée entre 16 et 68 fois celle de Jupiter. Situé à 34 années-lumière de nous et d'une température de 600 °C, cet objet brille suffisamment en infrarouge pour que Spitzer, télescope spatial de la Nasa récemment retiré du service, détecte les variations de luminosité de la naine brune au cours de sa rotation. Ces variations permirent à Katelyn Allers et ses collègues de déterminer la période de rotation de la surface de l'objet : 1,741 ± 0,007 heure.
Pour déterminer la vitesse de l'intérieur de 2MASS J1047+21, les chercheurs se sont tournés vers son champ magnétique. Alors que la naine brune tourne, le champ magnétique accélère des particules chargées qui produisent alors des ondes radio que les chercheurs ont détectées avec les radiotélescopes du Karl G. Jansky Very Large Array, au Nouveau-Mexique (États-Unis). Ils ont alors pu déterminer que l'intérieur de la naine brune mettait entre 1,751 et 1,765 heure pour faire un tour sur lui-même.
La différence entre les deux périodes de rotation a permis de déterminer que les vents en surface de 2MASS J1047+21 soufflent vers l'est à une vitesse de 650 ± 310 m/s (2.340 ± 1.116 km/h). À titre de comparaison, les vents les plus rapides du système solaire se trouvent sur Neptune, où ils peuvent dépasser les 2.000 km/h.
Précédents historiques et validation de la méthode
Dans le passé, des scientifiques avaient déjà utilisé Spitzer pour déterminer la présence de vents et estimer leur vitesse sur des exoplanètes et des naines brunes à partir des variations de luminosité de leur atmosphère en infrarouge. Par ailleurs, des observations réalisées avec le spectrographe Harps, installé sur le télescope de 3,6 mètres de l'Observatoire européen austral, à La Silla (Chili), ont permis de mesurer directement la vitesse du vent sur une planète éloignée.
La différence est que, avec la technique de Katelyn Allers et ses collègues, on peut directement comparer la vitesse en surface et à l'intérieur du corps, alors que les méthodes précédentes ne disent rien sur les profondeurs des objets étudiés.
En utilisant des mesures de Jupiter similaires à celles de la naine brune et en les comparant avec des données plus détaillées recueillies grâce aux sondes spatiales, Kateryn Allers et ses collaborateurs ont pu confirmer la validité de leur méthode.
Une technique généralisable
La technique utilisée pour étudier 2MASS J1047+21 pourrait également servir pour en savoir plus sur l'atmosphère de planètes et d'autres corps dominés par le gaz en dehors de notre système solaire. « Nous pensons que cette technique pourrait être très utile pour donner un aperçu de la dynamique des atmosphères exoplanétaires, a déclaré Katelyn Allers. Ce qui est vraiment excitant, c'est de pouvoir apprendre comment la chimie, la dynamique atmosphérique et l'environnement autour d'un objet sont interconnectés, et la perspective d'avoir une vision vraiment complète de ces mondes. ».
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