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Tester la théorie des trous noirs supermassifs
University Park, Pennsylvanie – Plus d’une centaine de blazars – des galaxies actives lointaines avec un trou noir supermassif central entraînant de puissants jets – ont été récemment catalogués par des chercheurs de Penn State à partir d’un catalogue d’émissions cosmiques à haute énergie non classées auparavant. Les nouveaux blazars, qui sont faibles par rapport aux blazars plus typiques, ont permis aux chercheurs de tester une théorie controversée de l’émission de blazar, élucidant notre compréhension de la croissance des trous noirs et même des théories de la relativité générale et de la physique des particules à haute énergie.
Un article décrivant les blazars et la théorie a été accepté pour publication dans Journal astrophysiqueEt La version acceptée et évaluée par les pairs apparaît en ligne Sur le serveur prépresse arXiv.
Les trous noirs supermassifs peuvent représenter des millions ou des milliards de fois la masse de notre soleil. Dans certains cas, la matière est propulsée hors de l’horizon des événements du trou noir dans un jet, accélérant presque à la vitesse de la lumière et envoyant des émissions à travers l’univers. Lorsque l’avion est pointé directement vers le sol, le système est généralement appelé Blazar.
« Parce que le jet Blazar est pointé directement sur nous, nous pouvons le voir à une distance beaucoup plus grande que les autres systèmes de trous noirs, de la même manière qu’une lampe de poche apparaît lorsque vous le regardez directement », a déclaré Stephen Kirby, un étudiant diplômé. en astronomie et astrophysique à Penn State et premier auteur de l’article. « Les blazars sont passionnants à étudier car leurs propriétés nous permettent de répondre à des questions sur les trous noirs supermassifs dans tout l’univers. Dans cette étude, nous avons utilisé des méthodes relativement nouvelles pour décrire 106 blazars sombres et testé les prédictions d’une théorie controversée appelée « séquences de blazars ».
Les blazars émettent de la lumière sur tout le spectre électromagnétique, des longueurs d’onde à faible énergie telles que la radio, l’infrarouge et la lumière visible, aux longueurs d’onde à plus haute énergie telles que les rayons X et les rayons gamma. Lorsque les astronomes étudient les observations de ces émissions, ils voient généralement deux larges pics, l’un dans les rayons gamma et l’autre dans les longueurs d’onde à faible énergie. Les longueurs d’onde et les intensités de ces pics varient d’un blazar à l’autre et dans le temps. Une théorie complète des blazars déterminée par la « séquence des blazars » prédit que le pic de basse énergie des blazars plus brillants sera, en moyenne, plus rouge – plus faible énergie – que celui des blazars plus sombres, tandis que le pic de basse énergie des blazars sombres sera bleu – énergie plus élevée .
a déclaré Abi Falcon, professeur de recherche en astronomie et astrophysique et chef d’équipe du groupe d’astrophysique des hautes énergies à Penn State. « Avec les télescopes actuellement en fonctionnement, il est en fait très difficile de détecter et de classer les blazars de basse énergie avec des pics – rouges – qui sont également faibles, alors qu’il est beaucoup plus facile de trouver ces blazars lorsque leurs pics sont à des énergies plus élevées ou lorsque ils sont brillants. Par conséquent, avec cette recherche, nous réduisons le biais de sélection et explorons les cascades de blazars en approfondissant la faible luminosité des blazars à faible énergie et à haute énergie.
Les chercheurs, ainsi qu’Amanpreet Kaur – professeur agrégé de recherche en astronomie et astrophysique à Penn State au moment de la recherche – ont identifié des blazars potentiels à partir du catalogue de sources de rayons gamma détectées par le télescope Fermi Large Area, dont beaucoup n’ont pas encore être détecté. . Ils sont associés à des émissions d’énergie plus faibles qui peuvent être causées par la même source. Pour chacun des blazars, les chercheurs ont ensuite localisé ces émissions d’isotopes dans les rayons X, les ultraviolets et la lumière optique – détectés par l’observatoire Neil Gehrels Swift, dont le centre des opérations de la mission est en Pennsylvanie – et dans les émissions infrarouges et radio à partir de données d’archives. . Le croisement des informations a finalement permis aux chercheurs de caractériser les spectres de 106 nouveaux dim blazars.
« Les observations de Swift nous ont permis de localiser les emplacements de ces blazars avec une précision beaucoup plus grande que les données de Fermi seules », a déclaré Kirby. « La collecte de toutes ces données d’émission, ainsi que deux nouvelles approches techniques, nous ont aidés à identifier où se produit le pic de basse énergie dans le spectre électromagnétique pour chacun des blazars, ce qui, par exemple, peut fournir des informations sur la force du magnétisme de l’avion. et à quelle vitesse les particules chargées se déplacent. » et d’autres informations. »
Pour déterminer où ce pic d’arbres s’évanouissant s’est produit, les chercheurs ont utilisé des méthodes d’apprentissage automatique et de synthèse physique directe, chacune ayant, selon Kirby, des avantages et des inconvénients. L’approche d’apprentissage automatique filtre les émissions qui pourraient en fait être du bruit, comme la poussière dans une galaxie ou la lumière d’autres étoiles. La méthode de composition physique directe ne filtre pas le bruit et est plus difficile à utiliser mais fournit des caractéristiques plus détaillées de l’avion Blazar.
« Pour les deux méthodes, les émissions de notre échantillon provenant de blazars faibles culminent généralement dans la lumière bleue à plus haute énergie, bien que la méthode d’ajustement donne des valeurs moins extrêmes », a déclaré Kirby. Ceci est cohérent avec la séquence blazar et étend ce que nous savons de ce schéma.Cependant, il existe encore un millier de sources non-Fermi pour lesquelles nous n’avons pas trouvé d’homologue aux rayons X, et il est assez sûr que beaucoup de ces sources Les sources sont également des blazars très faibles dans « Les rayons X sont trop faibles pour que nous puissions les détecter. Nous pouvons utiliser les leçons que nous avons apprises ici sur la forme des spectres de blazars pour faire des prédictions sur les blazars qui sont encore trop faibles pour que nous puissions les détecter, et cela testerait davantage les séquences blazar. »
Le catalogue des nouveaux blazars est disponible pour que d’autres astronomes l’étudient en détail.
« Il est toujours important de travailler à l’expansion de nos ensembles de données pour atteindre des sources ternes et sombres, car cela rend nos théories plus complètes et moins sujettes à l’échec en raison de biais inattendus », a déclaré Kirby. « Je suis enthousiasmé par les nouveaux télescopes pour explorer même le faisceau laser le plus faible à l’avenir. »
Selon les chercheurs, l’étude des trous noirs supermassifs fournit également un moyen unique de comprendre les théories physiques de l’univers.
« Les trous noirs supermassifs et leur environnement sont des laboratoires cosmiques bien plus énergétiques que tout ce que nous pouvons produire dans les accélérateurs de particules sur Terre », a déclaré Falcon. « Ils nous offrent des opportunités d’étudier les théories de la relativité, de mieux comprendre le comportement des particules à haute énergie, d’étudier les sources possibles de rayons cosmiques qui arrivent ici sur Terre, et d’étudier l’évolution et la formation des trous noirs supermassifs et de leurs jets. «
La recherche a été soutenue par la NASA.
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Journal astrophysique
méthode de recherche
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sujet de recherche
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Le titre de l’article
Test de séquence Blazar à l’aide de spectres de Blazars récemment découverts du catalogue Fermi Unassociated
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« Spécialiste de la télévision sans vergogne. Pionnier des zombies inconditionnels. Résolveur de problèmes d’une humilité exaspérante. »
Essai routier de l’injecteur du moteur principal Orion. Crédit : NASA
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Essai routier de l’injecteur du moteur principal Orion. Crédit : NASA
Lorsque le vaisseau spatial Orion transportera les premiers équipages Artemis vers la Lune et retour, il s’appuiera sur le module de service européen fourni par l’ESA (Agence spatiale européenne) pour effectuer le voyage. Le module de service assure la production d’énergie électrique, la propulsion, le contrôle de la température et le stockage des consommables pour Orion, jusqu’au moment où il se sépare du module d’équipage avant de rentrer dans l’atmosphère terrestre.
Pour les six premières missions Artemis – Artemis 1 à Artemis 6 – la NASA et l’ESA utiliseront un moteur Orbiter Maneuvering System (OMS) remis à neuf du programme de la navette spatiale comme moteur principal du module de service européen. Après Artemis VI, la NASA aura besoin d’un nouveau moteur pour prendre en charge Orion.
Ce besoin sera satisfait par le moteur principal Orion (OME) en cours de développement avec Aerojet Rocketdyne (maintenant connu sous le nom de L3 Harris), mais avant que le moteur principal Orion puisse voler, tous ses composants doivent être minutieusement testés.
Entrez dans le bureau d’essais de propulsion du centre d’essais de White Sands de la NASA. De novembre 2023 à janvier 2024, cette équipe a mené des tests rigoureux sur un composant essentiel de l’OME : l’injecteur qui fournit le propulseur pour démarrer le moteur et fournit la poussée nécessaire pour ramener Orion de la Lune.
Les tests ont été menés sur le banc d’essai 301A dans la zone de propulsion 300 à White Sands. L’injecteur a été monté sur un moteur d’essai et a tiré plusieurs fois pendant trois secondes chacune, pour un total de 21 tests. À chaque test, l’équipe de White Sands a cherché à démontrer la capacité de l’injecteur OME à maintenir une combustion constante et contrôlée et à revenir à des opérations normales si le processus de combustion est artificiellement perturbé.
Plusieurs membres de l’équipe de White Sands ont participé à cet effort. James Hess, chef de projet et directeur des opérations, a veillé à ce que les tests soient réalisés en toute sécurité et avec succès en supervisant les opérations et en s’assurant que les exigences des tests étaient respectées. James Mahoney a géré le calendrier et le budget des tests en tant que chef de projet, tandis que Jordan Addai a dirigé les opérations et les tests proprement dits.
D’autres rôles clés incluent l’ingénieur électricien principal Sal Muniz et l’ingénieur en instrumentation Jesus Lujan Martino. Sean D’Souza d’Aerojet Rocketdyne a servi de responsable des articles de test, garantissant que l’injecteur fonctionnait comme prévu et répondait aux exigences du scénario de test. Un soutien supplémentaire a été fourni par les membres de l’équipe du programme OME du Johnson Space Center et du Glenn Research Center de la NASA.
Les résultats ont confirmé que l’injecteur OME pouvait maintenir une combustion stable et l’équipe a déterminé que les tests étaient réussis. Un aspect unique de l’injecteur OME est qu’il est fabriqué selon un processus de fabrication additive appelé fabrication laser sélective – essentiellement une impression 3D utilisant des poudres métalliques au lieu de plastique. Démontrer l’efficacité des composants imprimés en 3D peut aider la NASA et ses partenaires à réduire les coûts et à accroître l’efficacité des processus de développement.
La conception de l’injecteur sera désormais intégrée dans l’OME complet qui sera testé en tant qu’ensemble moteur complet à White Sands une fois prêt.
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Les passionnés de photographie et d’astronomie de Dublin ont une dernière chance de soumettre leurs candidatures pour l’astrophotographie « Reaching for the Stars », avant la date limite du vendredi 10 mai.
Le concours, organisé par le Dublin Institute for Advanced Study (DIAS), recherche les meilleures images astronomiques prises en Irlande entre le 28 avril 2023 et le 10 mai 2024.
Commentant l’approche de la date limite, le Dr Eucharia Meehan, PDG et registraire de DIAS, a déclaré : « La date limite de 2024 approche à grands pas et nous sommes ravis de voir les candidatures arriver.
« L’ajout d’une nouvelle catégorie cette année, appelant à des candidatures prises sur smartphone, est une excellente opportunité et j’encourage toute personne à Dublin qui s’intéresse à l’astronomie et au ciel nocturne à sortir et à s’impliquer.
« Vous n’avez pas besoin d’être un photographe professionnel pour apprécier notre ciel nocturne, ni de posséder un télescope. Nous vous demandons simplement de suivre attentivement les directives du concours pour vous assurer que vos photos répondent aux critères.
« J’encouragerais vraiment les habitants de Dublin à sortir avec leur appareil photo ou leur téléphone au cours de la semaine prochaine, avant la date de clôture. »
Détails du concours
Les candidatures au concours « Reach for the Stars » seront jugées par le professeur Peter Gallagher, chef du département d’astrophysique du DIAS, aux côtés de Brenda Fitzsimmons, rédactrice photo au Irish Times ; John Flannery, vice-président de la Société irlandaise d’astronomie ; et Niamh Breathnach, directrice des relations publiques d’Alice.
Les participants peuvent soumettre jusqu’à deux photos par catégorie au concours. La date limite de candidature est le vendredi 10 mai 2024 à 17 heures. Les candidatures peuvent être soumises dans cinq catégories différentes.
- Le ciel nocturne à portée de main : des photos d’un spectacle astronomique prises avec un simple smartphone et sans télescope.
- Hors de ce monde – Planètes : Images de planètes, du soleil et de la lune.
- Hors de ce monde – Ciel profond : images d’objets célestes situés au-delà de notre système solaire, tels que des nébuleuses, des amas d’étoiles et des galaxies.
- Retour à la Terre – Paysages : images qui représentent une caractéristique d’importance astronomique en tant que caractéristique et éléments importants tels que la nature, la terre ou l’eau.
- Retour sur Terre – Points de repère : images qui représentent une caractéristique d’intérêt astronomique en tant que caractéristique et éléments importants tels que des paysages urbains, des bâtiments, des maisons, des structures historiques ou des monuments.
Forfait prix
Les photographes gagnants dans les différentes catégories recevront divers prix, notamment : des billets pour les trois sites des observatoires astronomiques irlandais – l’observatoire Dunsink (la salle d’évasion Race to Space), l’observatoire d’Armagh et le château de Pere Demesne ; Bons pour du matériel photographique/télescopique ; et abonnements numériques à The Irish Times.
DIAS a l’intention que les images gagnantes et très acclamées soient également incluses dans une exposition au DIAS en 2024.
De plus, toutes les images présélectionnées seront incluses dans une galerie en ligne – à des fins de vote du public – sur le site Web du concours reachforthestars.ie.
Le concours « Reach for the Stars » du DIAS est organisé en partenariat avec The Irish Times et parrainé par Alice Public Affairs et les Irish Astronomical Observatories.
La Société irlandaise d’astronomie soutient cette initiative.
Plus d’informations, y compris les directives du concours et le formulaire d’inscription, sont disponibles sur www.reachforthestars.ie
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le Nébuleuse de la gomme Il s’agit d’une nébuleuse en émission située à environ 1 400 années-lumière de nous. Il abrite quelque chose que les croyants appellent la « Main de Dieu ». Le reste d’entre nous l’appelle CG 4.
De nombreux objets dans l’espace prennent des formes fantastiques et éthérées directement inspirées de l’imagination psychédélique de quelqu’un. CG4 est certes éthéré et inhabituel, mais il est aussi un peu plus réaliste. Cela ressemble à une main s’étendant dans l’espace.
Caméra à énergie sombre (DECam) située à NSF Télescope Victor M. Blanco de 4 mètres J’ai pris une photo. La mission principale de DECam est d’étudier des centaines de millions de galaxies dans le cadre de son étude de l’énergie sombre. Mais c’est aussi un outil à usage général utilisé dans d’autres efforts scientifiques.
CG4 On l’appelle une comète boule en raison de son apparence. Mais c’est en réalité une région de formation d’étoiles. Sa tête mesure environ 1,5 années-lumière de diamètre et sa queue mesure environ 8 années-lumière de long. La tête est dense et opaque et est éclairée par une étoile proche. La boule est entourée d’une lueur rouge diffuse, d’émissions d’hydrogène ionisé.
Traitement d’images : T. A. Rector (University of Alaska Anchorage/NSF NOIRLab), D. de Martin & M. Zamani (NSF NOIRLab)
Il existe de nombreuses sphérules cométaires dans la Voie Lactée. C’est une sous-classe d’objets appelée Kiryat BoukDu nom de l’astronome Bart Bok qui l’a découvert. Les deux types de pellets Nébuleuses sombresLes nuages moléculaires sont si denses qu’ils bloquent la lumière optique. Les astronomes ne savent pas exactement comment les globules cométaires prennent leur forme.
Mais ils savent ce qui leur arrive.
La lueur rouge entourant CG 4 est de l’hydrogène ionisé illuminé par le rayonnement d’étoiles massives et chaudes à proximité. Le même rayonnement érode CG 4. Comme la balle est plus dense que son environnement, elle résiste à la propagation. Il contient encore suffisamment de gaz et de poussières pour former plusieurs nouvelles étoiles de la taille du Soleil.
Bien qu’il existe de nombreux globules de ce type dans la Voie Lactée, la majorité d’entre eux se trouvent dans la Nébuleuse de la Gomme. Les scientifiques savent qu’il existe 31 autres sphères dans la nébuleuse. C’est ce qu’on appelle CG 4 (comète globulaire 4) car elles sont toutes numérotées.
La nébuleuse de la gomme est probablement le vestige d’une explosion massive de supernova, et c’est peut-être la raison pour laquelle les globules ont leur forme unique. Il se peut qu’il s’agisse à l’origine d’une nébuleuse sphérique comme la nébuleuse de l’Anneau. Mais une puissante explosion de supernova il y a environ un million d’années les a amenées à prendre une forme allongée, semblable à celle d’une comète.
Les astronomes suggèrent également une autre raison pour sa forme. À proximité, des étoiles massives et chaudes exercent une pression de rayonnement sur les globules et leurs vents stellaires entrent en collision avec eux. Dans la nébuleuse de la gomme, leurs queues pointent vers le reste de la supernova et le pulsar en son centre. Puisque Vela Pulsar est une étoile à neutrons en rotation, son vent et sa pression de rayonnement forment probablement CG 4.
Quelle que soit sa cause, la Main de Dieu est une chose visuellement intéressante. Si vous voulez vraiment vous perdre dans cette étonnante nébuleuse, téléchargez le fichier TIFF ici.
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