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LE 14.03.2020: Actualité de l'astronomie / Origine de la Lune : le problème de l'oxygène avec le scénario de l'impact résolu ?
- Par dimitri1977
- Le 14/03/2020
- Dans Actualité de la météo,de l'astronomie et de la sciences à la une du jour
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Origine de la Lune : le problème de l'oxygène avec le scénario de l'impact résolu ?
Laurent Sacco
Journaliste
Comprendre l'origine de la Lune consiste en quelque sorte à résoudre un puzzle combinant des considérations de cosmochimie et de mécanique céleste. Elles ont mené à l'hypothèse d'une collision entre la jeune Terre et une petite planète appelée Théia, il y a environ 4,5 milliards d'années mais des difficultés avec ce scénario subsistent. L'une d'elles, avec les isotopes de l'oxygène, vient peut-être de disparaître.
Les clés de l'univers : la mystérieuse naissance de la Lune L’origine de la Lune est entourée de mystère. Séparation à partir d’une autre planète, création simultanée avec le Système solaire ou encore collision avec la Terre, plusieurs hypothèses quant à sa formation ont été avancées au cours du temps. Discovery Science s’est penché sur la question au cours de cet épisode des Clés de l'univers.
L'année dernière, la Nasa avait annoncé à l'occasion des 50 ans du premier alunissage des missions Apollo qu'elle allait sortir de leur hibernation, si l'on peut dire, des échantillons de roches lunaires ramenés par ces missions mais qui avaient été volontairement laissés intacts et isolés à ce moment-là. L'idée était de laisser ces échantillons aux cosmochimistes et planétologues du XXIe siècle, mieux à même de les analyser avec des technologies plus avancées, mais nécessitant que les échantillons soient vierges de toutes tentatives pour ne pas altérer leurs mémoires.
Mais même des échantillons déjà exploités il y a des décennies peuvent révéler des informations sur l'histoire du Système solaire et en l'occurrence sur l'origine de la Lune, si l'on en croit une publication dans Nature Geoscience de trois chercheurs de l'University of New Mexico à Albuquerque (États-Unis). En utilisant des spectromètres de masses du Center for Stable Isotopes, ils ont revisité les mesures des abondances en isotopes de l'oxygène (16O,17O,18O) de nombreux échantillons de roches lunaires conservés au Centre spatial Lyndon B. Johnson, en les comparant ensuite aux mêmes abondances déterminées avec les mêmes instruments dans des roches terrestres (on peut trouver les échantillons lunaires utilisés sur une archive de la Nasa).
Une présentation des archives des roches lunaires. 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 ». © PBS NewsHour
Dans le premier cas, il s'agissait de basaltes, anorthosites, norites et verres volcaniques (le fameux sol orange d'Apollo 17), alors que dans le second on trouvait également des basaltes mais aussi des gabbros et des péridotites. Dans tous ces cas, l'ensemble des échantillons devait permettre de se faire une idée de la composition moyenne silicatée des deux astres et donc d'accéder à celles en isotopes de l'oxygène qui se trouvent dans les manteaux lunaires et terrestres.
Des signatures isotopiques différentes en accord avec un impact géant
Les résultats obtenus ont surpris les chercheurs, ils ont découvert des variations entre les abondances des échantillons lunaires et celles des échantillons terrestres qui avaient jusqu'ici échappé à leurs prédécesseurs. Pour la première fois, on découvrait qu'il y avait bien une différence entre la signature isotopique de l'oxygène du manteau lunaire et celle du manteau de la Terre. Or, cette différence était attendue si le fameux scénario de l'impact géant entre la proto-terre et une petite planète de la taille de Mars et baptisée Théia - en souvenir de la divinité grecque mère d'Hélios (le Soleil) et de Séléné (la Lune) - était bien la bonne explication de l'origine de la Lune, comme Futura l'expliquait dans le précédent article ci-dessous.
Une des roches lunaires utilisées par les chercheurs. Sa référence pour la mission Apollo 11 est 10044. © Nasa
Rappelons rapidement que les simulations de capture de la Lune par la Terre ne sont pas très favorables à une capture gravitationnelle en douceur mais implique plutôt une collision. De plus, les premières analyses des roches lunaires montraient des abondances en certains isotopes très proches, voire justement identiques dans le cas de l'oxygène entre ces roches et celles de la Terre, indiquant une origine commune. Or, les modèles de la formation du Système solaire et ce que l'on sait de la composition des météorites, dont certaines sont des roches martiennes, nous indiquent que selon leur lieu d'origine les planètes rocheuses ne peuvent pas avoir des compositions aussi proches.
On pouvait résoudre presque toutes les énigmes en supposant que Théia en entrant en collision avec la Terre avait arraché une partie de son manteau. Les éjectas produits se seraient alors mélangés aux restes de Théia en orbite autour de la Terre qui, par accrétion, auraient donné la Lune.
Le problème, c'est que les abondances des isotopes de l'oxygène, en particulier, étaient bien trop proches, ce qui suggérait soit que Théia s'était formée très proche de la Terre dans le disque protoplanétaire, ce qui était difficile à comprendre et à justifier mais pas impossible, soit il fallait faire intervenir des processus d'homogénéisation et de mélange entre les matériaux de la proto-Terre et de Théia qui n'allaient pas de soi.
Les nouvelles mesures aujourd'hui annoncées semblent donc résoudre pour la première fois les contradictions ou pour le moins les difficultés, de sorte que le scénario de l'impact géant en sort renforcé.
Une autre des roches lunaires utilisées par les chercheurs. Sa référence pour la mission Apollo 15 est 15426. © Nasa
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LE 13.03.2020: Actualité de l'astronomie / Il pleut du fer en fusion sur l'exoplanète infernale Wasp-76b
- Par dimitri1977
- Le 13/03/2020
- Dans Actualité de la météo,de l'astronomie et de la sciences à la une du jour
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Il pleut du fer en fusion sur l'exoplanète infernale Wasp-76b
Laurent Sacco
Journaliste
WASP-76 b est une Jupiter chaude dont on commence à sonder la composition de son atmosphère. Les études réalisées conduisent à penser qu'il s'y forme des gouttes de fer en fusion à la frontière, entre sa face diurne et sa face nocturne, alors que l'exoplanète est en rotation synchrone autour de son étoile hôte.
« Il y a plus de choses dans le Ciel et sur la Terre, Horatio, qu'il n'en est rêvé dans votre philosophie. » Cette citation célèbre du Hamlet de William Shakespeare peut sans aucun doute s'appliquer à WASP-76 b, une exoplanète découverte en 2016 dans le cadre d'une campagne d'observation menée avec WASP (Wide Angle Search for Planets), et à bien d'autres comme l'explique la vidéo ci-dessous.
Elle tire son nom de WASP, un consortium international de plusieurs organisations académiques effectuant une recherche ultra-grand angle d'exoplanètes par la méthode du transit à l'aide de deux observatoires robotiques en fonctionnement continu couvrant l'hémisphère Nord et l'hémisphère Sud. L'un se trouve à l'observatoire de Roque de los Muchachos à La Palma dans les îles Canaries, l'autre se trouve à l'Observatoire astronomique sud-africain, (en anglais South African Astronomical Observatory ; en abrégé Saao).
Mais, aujourd'hui WASP-76 b vient sur le devant de la scène à la suite d'un communiqué de l'ESO qu'accompagne une publication de la revue Nature. Il annonce que des astronomes l'étudiant à l'aide de l'instrument Espresso équipant depuis quelques temps le VLT, ont mis en évidence dans l'atmosphère de cette exoplanète des averses de fer en fusion !
David Ehrenreich, professeur à l'Université de Genève en Suisse, et qui a conduit l'équipe à l'origine de cette découverte, explique en effet dans le communiqué : « Nous pourrions affirmer que cette planète est caractérisée par une météo pluvieuse en soirée, au détail près qu'il s'agit ici de précipitations de fer » . WASP-76 b vient donc rejoindre la liste des exoplanètes les plus étranges ayant fait l'objet d'une détection ou d'une étude au moyen des télescopes de l'ESO.
Un extrait de l'ESOCast portant sur les exoplanètes les plus étranges ayant fait l’objet de recherches au moyen des télescopes de l’ESO. Dans ce passage, le cas de WASP-76 b est abordé. 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 ». © ESO
Rappelons qu'Espresso - pour Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations (spectrographe à échelle dédié à l'étude des exoplanètes rocheuses et aux observations spectroscopiques stables) - fut à l'origine conçu pour détecter par la méthode des vitesses radiales des exoterres potentielles autour d'étoiles de type solaire. Mais, comme l'explique dans le communiqué de l'Eso, Pedro Figueira, scientifique en charge de l'instrument au Chili : « Nous nous sommes rapidement aperçus que la formidable puissance collectrice du VLT, conjuguée à l'extrême stabilité d'Espresso, en faisait un instrument idéal pour étudier les atmosphères exoplanétaires. »
Une Jupiter chaude en rotation synchrone
C'est donc ce qu'ont commencé à faire les astronomes en septembre 2018 avec WASP-76 b qui orbite autour de WASP-76, une étoile de type F qui se situe à environ 390 années-lumière du Système solaire dans la constellation des Poissons. Rappelons que les étoiles de type F ont des températures de surface qui varient entre 6.000 et 7.600 K et des masse entre 1,05 et 1,4 masse solaire. L'exoplanète, d'abord détectée par la méthode du transit, avait vu son existence confirmée par celle des vitesses radiales de sorte que l'on savait qu'elle avait une masse d'environ 0,92 fois celle de Jupiter pour un rayon environ 1,8 fois plus grand, soit environ 20 fois celui de la Terre. C'est donc une géante gazeuse, or elle orbite autour de son étoile hôte en seulement 1,8 jour à une distance d'environ 0,033 UA. WASP-76 b est donc clairement une Jupiter chaude.
On sait de plus que l'exoplanète est en rotation synchrone autour de WASP-76 et qu'elle lui montre donc toujours sa même face comme dans le cas de la Lune par rapport à la Terre. Les mesures indiquent que sa face diurne voit sa température de surface grimper au-delà des 2.400 degrés Celsius car elle reçoit de son étoile hôte un rayonnement des milliers de fois supérieur à celui que la Terre reçoit du Soleil, ce qui est largement suffisant pour vaporiser les métaux dont elle est constituée.
Sur cette vue d'artiste du dessinateur, Frederik Peeters, de forts vents charrient la vapeur de fer vers la face nocturne, plus tempérée, où elle se condense en gouttelettes de fer. © Frederik Peeters, ESO
Il pleut du fer sur la face sombre
Par contre, la température de la face nocturne est d'environ 1.500 degrés Celsius, ce qui veut dire qu'il y a nécessairement des vents violents qui transportent de la matière et de la chaleur entre les deux faces. En plus d'un gradient thermique, il s'établit aussi un gradient chimique entre ces dernières d'après les mesures d'Espresso et tout particulièrement entre les deux côtés de la frontière entre les faces diurne et nocturne, l'équivalent du terminateur de la Lune. Du premier côté, en allant en direction de la face nocturne, donc comme si c'était le soir, on trouve la signature spectrale de la vapeur de fer (sa température de fusion est de 1.538 °C ) mais, comme l'explique David Ehrenreich, « étonnamment toutefois, nous n'avons détecté aucune trace de vapeur de fer à la frontière du matin. Il s'ensuit qu'il pleut du fer sur la face sombre de cette exoplanète extrême ».
Sa collègue Maria Rosa Zapatero Osorio, astrophysicienne au Centre d'Astrobiologie de Madrid (Espagne) et responsable de l'équipe scientifique d'Espresso précise toujours dans le communiqué de l'Eso que « les observations indiquent que la vapeur de fer est abondante dans l'atmosphère surplombant la face éclairée - de température élevée - de WASP-76b. Une fraction de ce fer se trouve injectée du côté nocturne sous le double effet de la rotation de la planète et de la circulation atmosphérique. À la rencontre de cet environnement plus froid, le fer condense et retombe sous forme de pluie » .
Quelles sont les exoplanètes les plus étranges ayant fait l’objet de recherches au moyen des télescopes de l’ESO ? Cet ESOCast apporte la réponse à cette question. 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 ». © ESO
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LE 13.03.2020: Actualité de l'astronomie / Comment Titan a échappé à sa destruction par Saturne.
- Par dimitri1977
- Le 13/03/2020
- Dans Actualité de la météo,de l'astronomie et de la sciences à la une du jour
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Comment Titan a échappé à sa destruction par Saturne
Laurent Sacco
Journaliste
Jusqu'à présent, toutes les simulations numériques conduisaient à la formation de plusieurs lunes de Saturne de la taille de Titan, qui étaient toutes rapidement avalées par la géante ou survivaient, laissant donc au moins deux satellites de grandes tailles. Pour la première fois, un scénario permet à Titan d'apparaître dans les simulations tout en échappant, seul, à la destruction.
Construire la cosmogonie du Système solaire ne nécessite pas seulement de rendre compte de la formation des planètes mais aussi de leurs lunes et des anneaux qu'elles pourraient posséder. L'origine de la Lune de la Terre, tout autant que celles de Saturne et de ses anneaux, interroge. On aimerait bien comprendre notamment comment cette géante gazeuse a acquis son satellite Titan.
Rappelons que c'est la plus grande lune de Saturne et la deuxième plus grande lune de notre Système solaire après Ganymède, la lune de Jupiter, qui est plus grande de seulement 2 %. Avec un rayon d'environ 2.575 kilomètres, Titan est non seulement d'environ 50 % plus grand que notre Lune mais aussi plus grand que la planète Mercure.
Vue d'artiste de lune se formant autour d'une planète gazeuse géante, telle Jupiter ou Saturne, qui se forme elle-même toujours autour d'une étoile dans son disque protoplanétaire. © Nagoya University
Pour expliquer sa naissance, les planétologues font généralement intervenir une formation en quelque sorte in situ de Titan dans un disque d'accrétion contenant poussières et surtout gaz autour de la jeune Saturne, de façon analogue à la genèse des planètes dans le disque protosolaire autour du jeune Soleil. Cette sous-nébuleuse saturnienne, comme les chercheurs l'appellent, serait même à l'origine des autres lunes de Saturne telle Encelande et Japet. Pour la petite histoire, si Titan fut découvert par Christian Huygens, Téthys, Dioné, Rhéa et Japet le furent par Jean-Dominique Cassini qui les nomma Sidera Lodoicea (« les étoiles de Louis ») en l'honneur du roi Louis XIV.
Mais ce scénario avait un problème. Les simulations numériques sur ordinateurs conduites jusqu'à présent pour reproduire la formation de Titan, soit échouaient à produire un corps céleste de si grande taille, soit en produisaient plusieurs qui survivaient, en claire contradiction avec les observations. En fait, pour être plus précis, de grandes lunes se formaient bien de taille comparable à Titan mais elles finissaient toutes par être englouties rapidement par la géante gazeuse.
La physique du disque d'accrétion mieux modélisée
Mais, aujourd'hui, deux astrophysiciens japonais, Yuri Fujii, professeur à l'Université de Nagoya, et Masahiro Ogihara, professeur à l'Observatoire national d'astronomie du Japon (NAOJ), annoncent avoir trouvé une solution à cette énigme qui fait l'objet d'un article publié dans Astronomy and Astrophysics Letters et disponible également sur arXiv.
Résultats de simulations montrant les rayons orbitaux en fonction du temps de 7 lunes hypothétiques de masse comparable à celle de Titan. Au fur et à mesure que la simulation progresse, presque tous ces satellites tombent sur la planète, cependant, le satellite le plus externe survit jusqu'à ce que le gaz du disque se dissipe. Ce satellite réside temporairement dans la « zone de sécurité ». © Fujii & Ogihara, A&A, 2020
Le disque d'accrétion de la sous-nébuleuse se comporte comme un gaz, avec une température et une pression mais aussi du rayonnement et des sources d'opacité pour ce rayonnement, qui influe sur la distribution des températures dans le disque. Les astrophysiciens ont mieux pris en compte les sources d'opacité pour le transfert radiatif sous la forme de poussières glacées et silicatées. Au final, les simulations étaient mieux à même de rendre compte des effets du gaz sur les lunes en formation dans les calculs qui tenaient évidemment compte aussi des forces d'attraction gravitationnelles présentes entre tous les corps.
Les chercheurs ont alors découvert qu'il existait une sorte de zone de sécurité, une région en forme d'anneau autour de Saturne, dans laquelle une planète de la taille de Titan pouvait se former, migrer vers l'extérieur sous l'effet de la pression d'un gaz plus chaud que dans les précédentes simulations, mais rester dans cette zone alors que les autres, plus proches de Saturne, finissait par être avalées.
Pour la première fois, une simulation numérique conduisait automatiquement à l'existence d'une seule lune géante comme Titan autour de Saturne. Mais les astrophysiciens sont prudents. Il n'est pas encore possible d'en conclure que c'est bien de cette façon que le satellite s'est formé.
Pour le savoir, il faudrait sans doute observer un grand nombre d'exolunes autour d'exosaturnes et découvrir qu'à chaque fois ou presque, il n'existe pour chaque exosaturne qu'une exotitan. Nous n'en sommes pas encore là dans un avenir proche.
Un scénario pour la formation d'une seule grande lune. (1) À mesure qu'une planète se forme, un disque contenant du gaz et de la poussière tourne autour de la planète. Les matériaux solides se condensent dans ce disque. (2) Les composants solides atteignent la taille du satellite dans le disque circumplanétaire. Les simulations de cette recherche ont commencé à partir de cette étape. (3) Les orbites de ces satellites dans le disque changent progressivement en raison de l'influence du gaz. De nombreux satellites approchent de la planète en orbite et finissent par tomber sur la planète. Cependant, un satellite avec une orbite située dans une « zone de sécurité » ne tombe pas dans la planète, mais maintient sa distance de la planète. (4) Alors que le gaz dans le disque se dissipe, le satellite qui survit dans la « zone de sécurité » restera jusqu'au bout avec une orbite stable. © Naoj
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LE 13.03.2020: Actualité de l'astronomie / ExoMars : l'Europe ne partira pas sur Mars en 2020 mais en 2022.
- Par dimitri1977
- Le 13/03/2020
- Dans Actualité de la météo,de l'astronomie et de la sciences à la une du jour
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ExoMars : l'Europe ne partira pas sur Mars en 2020 mais en 2022
Xavier Demeersman
Journaliste
L'ESA, l'Agence spatiale européenne, et Roscosmos viennent d'annoncer le report de la mission ExoMars alias Rosalind Franklin. Le rover partira finalement entre août et octobre 2022, prochaine fenêtre de lancement favorable, au lieu de cet été avec son « ami » américain Perseverance (mission Mars 2020).
Des problèmes avec le parachute et aussi l'électronique à bord ont contraint les responsables à repousser son départ pour Mars. S'ajoute à cela, la crise provoquée par le coronavirus, a expliqué le directeur de l'agence spatiale russe, Dmitry Rogozin. « Nous avons pris une décision difficile mais bien pesée de reporter le lancement à 2022. Elle est principalement motivée par la nécessité de maximiser la robustesse de tous les systèmes d'ExoMars ainsi que par des circonstances de force majeure liées à l'exacerbation de la situation épidémiologique en Europe qui a laissé nos experts sans aucune possibilité de voyager dans les industries partenaires. »
« Nous voulons nous assurer à 100 % de la réussite de la mission, a déclaré Jan Wörner, directeur de l'ESA, lors de la conférence de presse donnée avec son homologue russe. Nous ne pouvons nous permettre aucune marge d'erreur. Plus de vérifications assureront un voyage en toute sécurité et les meilleurs résultats scientifiques sur Mars ».
Chargée de mener l'enquête sur de potentielles traces de vie anciennes ou présentes dans le sol de Mars, la mission ExoMars a déjà été reportée en 2018.
Vue d'artiste du rover Rosalind Franklin (ExoMars 2020) de l'Agence spatiale européenne. Le lancement de ce rover martien, à bord d'un lanceur russe Proton, est prévu en juillet 2020. © ESA
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LE 12.03.2020: Actualité de l'astronomie / Record du blazar le plus lointain observé !
- Par dimitri1977
- Le 12/03/2020
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Record du blazar le plus lointain observé !
Nathalie Mayer
Journaliste
Les blazars tiennent leur nom de l'anglais to blaze qui signifie flamboyer. Car ils émettent dans l'Univers, des quantités étonnantes de rayonnements. Et celui que des astronomes viennent de mettre au jour à ceci de très particulier qu'il est le plus lointain jamais observé. Sa lumière a mis 12,8 milliards d'années à nous parvenir.
Les blazars, des trous noirs géants accélérateurs de rayons cosmiques C’est une grande première ! Des scientifiques ont réussi à remonter jusqu’à la lointaine source d’émission d’un neutrino de haute énergie, cette particule fantôme qui traverse en général la matière sans interagir avec elle. D’où vient donc ce neutrino ? Comment a-t-il été détecté ? Réponse dans cette vidéo.
PSO J030947.49+271757.31. Un nom pas facile à porter ! Pourtant, c'est bien celui qui vient d'être attribué à un blazar tout particulier. Selon des chercheurs de l'Institut national d'astrophysique italien de Milan, c'est le blazar le plus lointain jamais observé. Il affiche un redshift record de 6,1. Lorsque sa lumière a commencé à voyager dans notre Univers, ce dernier n'avait pas plus d'un milliard d'années. De quoi le placer à 12,8 milliards d'années-lumière de notre Terre.
Rappelons que les astronomes qualifient de blazar, une source radio éclatante quasi stellaire associée à un colossal trou noir supermassif qui émet des jets relativistes en direction de notre Système solaire. Les blazars sont parmi les objets les plus violents de notre Univers. Le trou noir qui alimente PSO J0309+27 serait d'une masse égale à un milliard de fois celle de notre Soleil. Et dans le domaine des rayons X seulement, il dégagerait une énergie équivalente à plus d'un billion de fois -- soit mille milliards de fois -- celle de notre étoile sur la totalité des longueurs d'onde !
Le trou noir qui alimente PSO J0309+27 serait d’une masse égale à un milliard de fois celle de notre Soleil. En comparaison, le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée — ici, à l'image — n’est l’équivalent que de quatre millions de fois la masse de notre étoile. © Digital Sky LLC, Wikipedia, CC by-SA 2.5
De nombreux autres blazars à découvrir
« Lorsque nous observons un blazar, nous pouvons imaginer qu'il existe une centaine de sources similaires qui, parce qu'elles sont orientées différemment, apparaissent hors de portée de nos observations », explique Silvia Belladitta, chercheur, dans un communiqué de l'Institut national d’astrophysique italien.
Ainsi, la découverte de PSO J0309+27 renseigne les astronomes sur l'origine des trous noirs supermassifs. Il est en effet la preuve qu'il en existait déjà un grand nombre dans le premier milliard d’années de notre Univers. « Cela impose des contraintes strictes à nos modèles théoriques », commente encore Silvia Belladitta. Avec son équipe, elle assure par ailleurs que d'autres blazars lointains seront découverts grâce aux nouvelles générations d'instruments hypersensibles à venir.
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