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196 lasers aident les scientifiques à recréer la condition

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Technicien chez NIF

Photo : Un technicien travaille au National Ignition Facility. Les scientifiques ont utilisé un réseau de 196 lasers pour créer des conditions similaires au gaz chaud à l’intérieur d’amas géants de galaxies.
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Crédit : National Ignition Facility

Les galaxies vivent rarement seules. Au lieu de cela, des dizaines à des milliers sont maintenus ensemble par la gravité, formant d’énormes amas des plus gros objets de l’univers.

« Les amas de galaxies sont parmi les choses les plus impressionnantes de l’univers », a déclaré le professeur émérite Don Lamb, astrophysicien à l’Université de Chicago et co-auteur d’un nouvel article publié le 9 mars. des décennies d’obscurité.

Les scientifiques savent depuis longtemps que l’hydrogène gazeux dans les amas de galaxies est trop chaud – environ 10 millions de degrés Kelvin, soit à peu près la même température que le centre du Soleil – et trop chaud pour que des atomes d’hydrogène existent. Au lieu de cela, le gaz est un plasma composé de protons et d’électrons.

Mais le mystère demeure : il n’y a aucune explication directe pour expliquer pourquoi ou comment le gaz reste si chaud. Selon les règles naturelles de la physique, il doit s’être refroidi pendant la durée de vie de l’univers. Mais elle ne l’a pas fait.

Le défi pour quiconque essaie de résoudre ce casse-tête est que vous ne pouvez pas exactement créer ce genre de conditions magnétiques chaudes et fortes dans votre propre arrière-cour.

Cependant, il n’y a maintenant qu’un seul endroit sur Terre où vous pouvez le faire : l’installation laser la plus active au monde. Le National Ignition Facility du Lawrence Livermore National Laboratory est capable de créer de telles conditions extrêmes, mais seulement pendant une fraction de seconde à la taille d’un centime.

Des scientifiques d’UChicago, de l’Université d’Oxford et de l’Université de Rochester ont travaillé ensemble pour utiliser le National Ignition Facility – situé à Livermore, en Californie – pour créer des conditions similaires au gaz chaud dans des amas galactiques géants. « Les expériences menées au NIF sont littéralement hors de ce monde », a déclaré Jena Meinecke, qui était le premier auteur de l’article.

Les scientifiques ont concentré 196 lasers sur une seule petite cible, créant un plasma blanc chaud avec des champs magnétiques intenses présents pendant quelques milliardièmes de seconde.

C’était assez long pour qu’ils déterminent qu’au lieu d’une température uniforme, il y avait des points chauds et froids dans le plasma.

Ceci est cohérent avec l’une des théories qui ont été proposées sur la façon dont la chaleur est piégée à l’intérieur des amas de galaxies. Normalement, la chaleur peut être facilement distribuée lorsque les électrons entrent en collision les uns avec les autres. Mais les champs magnétiques intriqués à l’intérieur du plasma peuvent affecter ces électrons, les faisant tourner dans la direction des champs magnétiques, les empêchant de distribuer et de répartir leur énergie de manière uniforme.

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En fait, ils ont vu dans l’expérience que la livraison de puissance était supprimée plus de 100 fois.

« C’est un résultat très excitant car nous avons pu montrer que ce que les astrophysiciens ont proposé est sur la bonne voie », a déclaré Lamb, professeur d’astronomie et d’astrophysique Robert A. Millikan.

« C’est en effet un résultat étonnant », a ajouté un co-auteur de l’étude à l’Université de Rochester. Professeur Petros Tseverakos, qui a supervisé les simulations informatiques de l’expérience complexe. « Les simulations ont été essentielles pour démêler la physique du plasma magnétisé turbulent, mais le niveau d’inhibition du transfert de chaleur était plus élevé que prévu. »

Les simulations ont été réalisées à l’aide d’un code informatique appelé FLASH Codes, qui a été développé à l’Université de Chicago et est maintenant hébergé à l’Université de Rochester. Centre Flash pour les sciences informatiquesdirigé par Tzeferacos. Le code permet aux scientifiques de simuler leurs expériences avec des lasers de manière très détaillée avant qu’elles ne soient réalisées, afin qu’ils puissent obtenir les résultats qu’ils recherchent.

Ceci est essentiel car les scientifiques n’obtiennent que quelques précieux instantanés dans l’installation – si quelque chose ne va pas, il n’y a pas de rediffusion. Et parce que les conditions de l’expérience ne durent qu’une nanoseconde, les scientifiques doivent s’assurer qu’ils effectuent les mesures dont ils ont besoin exactement au bon moment. Cela signifie que tout doit être soigneusement planifié très tôt.

« C’est un défi quand vous êtes à la toute fin de ce que vous pouvez faire, mais c’est là que se trouvent les limites », a déclaré Lamb.

Cependant, il y a encore plus de questions sur la physique des amas de galaxies. Bien que les points chauds et froids soient des preuves solides de l’influence des champs magnétiques sur le refroidissement des gaz chauds dans les amas de galaxies, d’autres expériences sont nécessaires pour comprendre exactement ce qui se passe. Le groupe planifie sa prochaine série d’essais au NIF plus tard cette année.

Pour l’instant, cependant, ils sont heureux de faire la lumière sur les raisons pour lesquelles le gaz dans les amas de galaxies reste chaud même après des milliards d’années.

Les galaxies vivent rarement seules. Au lieu de cela, des dizaines à des milliers sont maintenus ensemble par la gravité, formant d’énormes amas des plus gros objets de l’univers.

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« Les amas de galaxies sont parmi les choses les plus impressionnantes de l’univers », a déclaré le professeur émérite Don Lamb, astrophysicien à l’Université de Chicago et co-auteur d’un nouvel article publié le 9 mars. des décennies d’obscurité.

Les scientifiques savent depuis longtemps que l’hydrogène gazeux dans les amas de galaxies est trop chaud – environ 10 millions de degrés Kelvin, soit à peu près la même température que le centre du Soleil – et trop chaud pour que des atomes d’hydrogène existent. Au lieu de cela, le gaz est un plasma composé de protons et d’électrons.

Mais le mystère demeure : il n’y a aucune explication directe pour expliquer pourquoi ou comment le gaz reste si chaud. Selon les règles naturelles de la physique, il doit s’être refroidi pendant la durée de vie de l’univers. Mais elle ne l’a pas fait.

Le défi pour quiconque essaie de résoudre ce casse-tête est que vous ne pouvez pas exactement créer ce genre de conditions magnétiques chaudes et fortes dans votre propre arrière-cour.

Cependant, il n’y a maintenant qu’un seul endroit sur Terre où vous pouvez le faire : l’installation laser la plus active au monde. Le National Ignition Facility du Lawrence Livermore National Laboratory est capable de créer de telles conditions extrêmes, mais seulement pendant une fraction de seconde à la taille d’un centime.

Des scientifiques d’UChicago, de l’Université d’Oxford et de l’Université de Rochester ont travaillé ensemble pour utiliser le National Ignition Facility – situé à Livermore, en Californie – pour créer des conditions similaires au gaz chaud dans des amas galactiques géants. « Les expériences menées au NIF sont littéralement hors de ce monde », a déclaré Jena Meinecke, qui était le premier auteur de l’article.

Les scientifiques ont concentré 196 lasers sur une seule petite cible, créant un plasma blanc chaud avec des champs magnétiques intenses présents pendant quelques milliardièmes de seconde.

C’était assez long pour qu’ils déterminent qu’au lieu d’une température uniforme, il y avait des points chauds et froids dans le plasma.

Ceci est cohérent avec l’une des théories qui ont été proposées sur la façon dont la chaleur est piégée à l’intérieur des amas de galaxies. Normalement, la chaleur peut être facilement distribuée lorsque les électrons entrent en collision les uns avec les autres. Mais les champs magnétiques intriqués à l’intérieur du plasma peuvent affecter ces électrons, les faisant tourner dans la direction des champs magnétiques, les empêchant de distribuer et de répartir leur énergie de manière uniforme.

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En fait, ils ont vu dans l’expérience que la livraison de puissance était supprimée plus de 100 fois.

« C’est un résultat très excitant car nous avons pu montrer que ce que les astrophysiciens ont proposé est sur la bonne voie », a déclaré Lamb, professeur d’astronomie et d’astrophysique Robert A. Millikan.

« C’est en effet un résultat étonnant », a ajouté un co-auteur de l’étude à l’Université de Rochester. Professeur Petros Tseverakos, qui a supervisé les simulations informatiques de l’expérience complexe. « Les simulations ont été essentielles pour démêler la physique du plasma magnétisé turbulent, mais le niveau d’inhibition du transfert de chaleur était plus élevé que prévu. »

Les simulations ont été réalisées à l’aide d’un code informatique appelé FLASH Codes, qui a été développé à l’Université de Chicago et est maintenant hébergé à l’Université de Rochester. Centre Flash pour les sciences informatiquesdirigé par Tzeferacos. Le code permet aux scientifiques de simuler leurs expériences avec des lasers de manière très détaillée avant qu’elles ne soient réalisées, afin qu’ils puissent obtenir les résultats qu’ils recherchent.

Ceci est essentiel car les scientifiques n’obtiennent que quelques précieux instantanés dans l’installation – si quelque chose ne va pas, il n’y a pas de rediffusion. Et parce que les conditions de l’expérience ne durent qu’une nanoseconde, les scientifiques doivent s’assurer qu’ils effectuent les mesures dont ils ont besoin exactement au bon moment. Cela signifie que tout doit être soigneusement planifié très tôt.

« C’est un défi quand vous êtes à la toute fin de ce que vous pouvez faire, mais c’est là que se trouvent les limites », a déclaré Lamb.

Cependant, il y a encore plus de questions sur la physique des amas de galaxies. Bien que les points chauds et froids soient des preuves solides de l’influence des champs magnétiques sur le refroidissement des gaz chauds dans les amas de galaxies, d’autres expériences sont nécessaires pour comprendre exactement ce qui se passe. Le groupe planifie sa prochaine série d’essais au NIF plus tard cette année.

Pour l’instant, cependant, ils sont heureux de faire la lumière sur les raisons pour lesquelles le gaz dans les amas de galaxies reste chaud même après des milliards d’années.

« C’est un rappel que l’univers est plein de choses incroyables », a déclaré Lamb.

Il était le chercheur principal de l’expérience Professeur Gianluca Gregory À partir de L’université d’Oxford. Les membres de l’équipe comprenaient également Oxford Professeur Alexander ShikuchinPrinceton Robot Archieet Laboratoire national Lawrence Livermore James Stephen Ross.


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SpaceX et la NASA ont décollé pour lancer la mission d'astronaute Crew-8 vers la Station spatiale internationale le 1er mars.

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SpaceX et la NASA devraient lancer officiellement la prochaine mission d'astronautes vers la Station spatiale internationale (ISS) cette semaine, avec leur équipage de quatre personnes arrivant sur le site de lancement en Floride dimanche 25 février.

La prochaine mission de SpaceX, baptisée Crew-8, lancera quatre astronautes en orbite à bord d'une capsule Dragon Endeavour et d'une fusée Falcon 9 depuis le Pad 39A du Kennedy Space Center de la NASA à Cap Canaveral. Le décollage devrait avoir lieu le 1er mars à 00 h 04 HAE (05 h 04 GMT).

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Pourquoi avons-nous plus que jamais besoin de l’astronomie ?

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Pourquoi avons-nous plus que jamais besoin de l’astronomie ?

On me demande souvent pourquoi je suis passionné par l’astronomie. Sans aucun doute, la réponse courte réside dans les efforts très réussis de la NASA pour faire atterrir des Américains sur la Lune. Mais il y avait aussi autre chose. J'ai grandi dans une petite ville où tout ce que j'avais à faire après le lancement d'une fusée depuis Cap Kennedy était de sortir dans mon jardin pour une vue imprenable sur la lune, Vénus et les étoiles les plus brillantes du ciel de début de soirée.

Cette année, j'ai passé la majeure partie de l'hiver nord-américain sous l'équateur, au Chili et en Argentine ; D'abord lors d'une conférence d'astronomie au Chili, puis lors d'une visite des radiotélescopes au sud de Buenos Aires.

J'ai aussi eu le temps de profiter d'un été sud-américain qui m'a beaucoup fait réfléchir sur le fait que nous vivons sur une planète qui précession (ou change son axe de rotation) lorsqu'elle tourne autour de son étoile d'une manière qui a permis à notre planète d'avoir un climat stable et prévisible sur de longues périodes. Un fait sans doute essentiel à la vie telle que nous la connaissons ici. En conséquence, j’ai réfléchi au rôle que jouent finalement les sciences planétaires et l’astronomie dans notre vie quotidienne.

Les personnes qui vivent dans des régions offrant de superbes vues sur le ciel, comme les déserts du sud-ouest américain, Hawaï, l’Afrique du Sud, l’Australie, le Chili et l’Argentine, sont-elles intrinsèquement plus intéressées par l’astronomie ?

Le désert d'Atacama, au nord du Chili, est un véritable paradis pour l'astronomie, comme très peu de sites terrestres peuvent l'être. Il bénéficie d’un ciel exceptionnellement clair et d’une pollution lumineuse relativement faible. Le Chili et l’Argentine ont également une fenêtre sur l’ensemble de notre Voie lactée, ce qui n’est pas possible depuis l’hémisphère Nord.

Un ciel clair suscite également l’intérêt pour l’astronomie

Estela Pérez, professeur de biochimie et de chimie à l'Université nationale Andres Bello de Santiago, affirme que sa passion pour l'astronomie a été suscitée dans son enfance par le ciel nocturne clair au-dessus des nombreux grands lacs du sud du Chili.

Partout au Chili, même à Santiago, nous sortons de notre maison ou de notre appartement et voyons les étoiles et utilisons des applications téléphoniques pour identifier les étoiles que nous ne connaissons pas, explique Pérez, qui est désormais actif localement dans la sensibilisation du public à l'astronomie. Cependant, malgré le ciel clair local, elle affirme que les astronomes professionnels chiliens ont encore besoin de plus de temps pour utiliser les télescopes internationaux qui fonctionnent dans tout le nord du pays.

Posez les grandes questions

Un dimanche après-midi récent, dans le parc du bicentenaire de Santiago, alors que les gens jouaient au paddle-ball et faisaient courir leurs chiens pour récupérer des balles sans fin, je me suis assis et j'ai regardé notre étoile la plus proche disparaître derrière le mont Manquihue, à proximité. J’ai commencé à m’interroger sur la situation dans son ensemble.

Une fois de plus, j’ai été touché de réaliser qu’il est difficile de comprendre nos courtes vies dans un univers qui existe sur de vastes étendues d’espace et de temps. L’univers reste largement incompréhensible, même pour nos meilleurs physiciens théoriciens.

Ces problèmes astrologiques sont ceux auxquels chacun d’entre nous est confronté quotidiennement. Mais aucune religion ou philosophie ne peut répondre pleinement au mystère de notre existence, encore moins à notre place dans l’univers.

Mais l’astronomie est mondiale.

Même la personne la moins instruite en astronomie lève les yeux vers le ciel nocturne et se rend compte qu’il y a quelque chose au-delà d’elle-même et de cette Terre. Les bousiers, les phoques communs et même les albatros connaissent tous la sphère céleste d'une manière qui reste fascinante et mystifiante.

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Les scientifiques lancent un appel à l'aide pour obtenir des images d'une comète sans queue

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Les scientifiques lancent un appel à l'aide pour obtenir des images d'une comète sans queue

Les astronomes amateurs ont été invités à aider les chercheurs spatiaux en essayant d'attraper une comète avec une queue manquante devant la caméra.

La comète, connue sous le nom de C/2021 S3 PanSTARRS, est située à peu près à la même distance de la Terre que le Soleil et les chercheurs de l'Université de Reading souhaitent obtenir des images de passionnés de l'espace pour faciliter les recherches météorologiques.

Les chercheurs tentent de développer des moyens d’améliorer et de poursuivre l’analyse de la météorologie spatiale.

Une image d'une comète montre ce qui pourrait arriver à la queue de PanSTARRS. Cette personne sur la photo s'appelle Leonard (Université de Reading/Pennsylvanie)

Ces prévisions sont cruciales pour prévenir les dommages causés par les vents solaires, des flux de particules contenant des tempêtes solaires qui peuvent endommager la technologie dans l'espace et sur Terre.

Sarah Watson, chercheuse doctorante à l'Université de Reading, qui a fait appel aux astronomes amateurs, a déclaré : « Ce que nous nous attendons à voir peut sembler quelque peu inhabituel. Lorsque nous parlons de comètes, les gens pensent souvent à une grosse boule brillante suivie d'une queue longue et fine.

« La comète que nous observons pourrait avoir un aspect différent, car sa queue pourrait se briser lorsqu'elle est frappée par le vent solaire. »

Elle a poursuivi : « Nous avons besoin de nombreuses images chronométrées de la comète pour avoir une idée de son voyage à travers notre système solaire.

« C'est une opportunité fantastique pour les astronomes amateurs de sortir leurs télescopes et de capturer un moment cosmique vraiment étonnant et d'apporter une contribution majeure à une science importante. »

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Les images de la comète permettront à l'équipe de recherche d'enregistrer des données sur les conditions locales du vent solaire des éjectas spatiaux.

Si la queue se sépare de la comète ou semble se balancer, l’équipe peut déterminer qu’il y a une augmentation de l’activité du vent solaire à proximité.

La comète est visible dans notre ciel depuis le 14 février et le restera jusqu'à fin mars. La meilleure chance d’attraper la comète sera probablement jusqu’à lundi.

Ce n’est pas visible à l’œil nu.

Les astronomes auront besoin d'un petit télescope qu'ils pourront fixer à un appareil photo ou à un appareil photo doté d'un grand objectif pour photographier la comète, les meilleurs étant envoyés à la British Astronomical Society pour être archivés.

Si vous souhaitez simplement jeter un coup d’œil rapide au C/2021 S3 PanSTARRS, il sera plus facile à repérer dans les semaines à venir car il apparaît plus loin du Soleil et reste plus longtemps au-dessus de l’horizon dans le ciel nocturne.

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