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La NASA Hubble cherche un trou noir près de la Terre
Image du télescope spatial Hubble de l’amas d’étoiles globulaire, Messier 4. Cet amas est une collection dense de centaines de milliers d’étoiles. Les astronomes pensent qu’un trou noir de masse intermédiaire, pesant 800 fois la masse de notre Soleil, se cache, invisible, en son cœur. Crédit : ESA/Hubble, NASA, Eduardo Vitral (STScI)
Un amas central sombre se cache au centre d’une île étoilée scintillante
Les pièges gravitationnels dans l’espace, les trous noirs, existent en différentes tailles. Ou, plus exactement, des blocs différents, car ils sont tous très petits. la première[{ » attribute= » »>black hole ever discovered, in 1971, weighed in at 21 times our Sun’s mass. It was formed by the explosion and collapse of a star. Examples of a completely different class of black hole were identified in the 1960s-1970s. They weighed in at millions to billions of times our Sun’s mass. Like all supermassive black holes, those monsters dwell in the center of major galaxies.
So, black holes can be super-big or super-small. The missing link is an intermediate-mass black hole, weighing roughly 100 to 1,000 times our Sun’s mass. A handful have been found in other galaxies. Perhaps they are on the road to growing into supermassive black holes.
The cores of globular star clusters are hunting grounds for intermediate-mass black holes. They are smaller than galaxies and should have correspondingly smaller black holes. Over 150 of these snow-globe-shaped collections of hundreds of thousands of stars orbit our Milky Way galaxy, like artificial satellites whirling around Earth. Searches for intermediate-mass back holes in these clusters have been elusive. The suspected central black hole can’t be directly observed, of course. Astronomers gather circumstantial evidence by watching stars swarming around the black hole, like bees around a hive. Based on their speeds, the invisible central mass can be calculated using straightforward Newtonian laws of physics.
Tracking the stars is meticulous work that’s cut out for the Hubble Space Telescope’s sharp resolution and longevity. Astronomers looking through over a decade of Hubble observations of the nearby globular star cluster Messier 4 calculated there is a very dense central object of about 800 solar masses. It is so compact, the observations tend to rule out alternative theories as to what’s happening in the heart of the cluster.
Il s’agit d’une simulation des mouvements d’étoiles autour d’un trou noir présumé au cœur de l’amas globulaire M4. Il est basé sur le « HST Heritage Survey of Globular Clusters: Ultraviolet Spotlight on Their Population and Composition », qui inclut la cinétique interne des amas d’étoiles. En zoomant sur M4, le centre de masse, où se trouve le trou noir suspecté, est marqué d’un « X » rouge. Le rayon du cercle rouge est légèrement inférieur à 1[{ » attribute= » »>light-year across. It is the sphere of influence of the putative intermediate-mass black hole. Estimated to be 800 solar masses, the black hole has an event horizon that is a little more than half the diameter of our moon. The sphere of influence of the black hole is the region where its gravitational potential dominates over the gravitational potential of the starfield. It is a region where stellar motions are significantly affected by the black hole’s gravitational pull. Only Hubble’s sharp resolution can plot this motion over more than a decade of observing. The fastest moving stars in this video are not in the cluster, but are much closer to us, in the foreground of Milky Way stars. Credit: NASA, ESA, Mattia Libralato (AURA/STScI for ESA)
Hubble Space Telescope Hunts for Intermediate-Sized Black Hole Close to Home
Astronomers using NASA’s Hubble Space Telescope have come up with what they say is some of their best evidence yet for the presence of a rare class of “intermediate-sized” black hole that may be lurking in the heart of the closest globular star cluster to Earth, located 6,000 light-years away.
Like intense gravitational potholes in the fabric of space, virtually all black holes seem to come in two sizes: small and humongous. It’s estimated that our galaxy is littered with 100 million small black holes (several times the mass of our Sun) created from exploded stars. The universe at large is flooded with supermassive black holes, weighing millions or billions of times our Sun’s mass and found in the centers of galaxies.
A long-sought missing link is an intermediate-mass black hole, weighing in somewhere between 100 and 100,000 solar masses. How would they form, where would they hang out, and why do they seem to be so rare?
Astronomers have identified other possible intermediate-mass black holes through a variety of observational techniques. Two of the best candidates — 3XMM J215022.4−055108, which Hubble helped discover in 2020, and HLX-1, identified in 2009, reside in dense star clusters in the outskirts of other galaxies. Each of these possible black holes has the mass of tens of thousands of suns, and may have once been at the centers of dwarf galaxies. NASA’s Chandra X-ray observatory has also helped make many possible intermediate black hole discoveries, including a large sample in 2018.
Looking much closer to home, there have been a number of suspected intermediate-mass black holes detected in dense globular star clusters orbiting our Milky Way galaxy. For example, in 2008, Hubble astronomers announced the suspected presence of an intermediate-mass black hole in the globular cluster Omega Centauri. For a number of reasons, including the need for more data, these and other intermediate-mass black hole findings still remain inconclusive and do not rule out alternative theories.
Hubble’s unique capabilities have now been used to zero in on the core of the globular star cluster Messier 4 (M4) to go black-hole hunting with higher precision than in previous searches. “You can’t do this kind of science without Hubble,” said Eduardo Vitral of the Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland, lead author on a paper published today (May 23, 2023) in the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Vitral’s team has detected a possible intermediate-mass black hole of roughly 800 solar masses. The suspected object can’t be seen, but its mass is calculated by studying the motion of stars caught in its gravitational field, like bees swarming around a hive. Measuring their motion takes time, and a lot of precision. This is where Hubble accomplishes what no other present-day telescope can do. Astronomers looked at 12 years’ worth of M4 observations from Hubble and resolved pinpoint stars.
His team estimates that the black hole in M4 could be as much as 800 times our Sun’s mass. Hubble’s data tend to rule out alternative theories for this object, such as a compact central cluster of unresolved stellar remnants like neutron stars, or smaller black holes swirling around each other.
“We have good confidence that we have a very tiny region with a lot of concentrated mass. It’s about three times smaller than the densest dark mass that we had found before in other globular clusters,” said Vitral. “The region is more compact than what we can reproduce with numerical simulations when we take into account a collection of black holes, neutron stars, and white dwarfs segregated at the cluster’s center. They are not able to form such a compact concentration of mass.”
A grouping of close-knit objects would be dynamically unstable. If the object isn’t a single intermediate-mass black hole, it would require an estimated 40 smaller black holes crammed into a space only one-tenth of a light-year across to produce the observed stellar motions. The consequences are that they would merge and/or be ejected in a game of interstellar pinball.
“We measure the motions of stars and their positions, and we apply physical models that try to reproduce these motions. We end up with a measurement of a dark mass extension in the cluster’s center,” said Vitral. “The closer to the central mass, more randomly the stars are moving. And, the greater the central mass, the faster these stellar velocities.”
Because intermediate-mass black holes in globular clusters have been so elusive, Vitral cautions, “While we cannot completely affirm that it is a central point of gravity, we can show that it is very small. It’s too tiny for us to be able to explain other than it being a single black hole. Alternatively, there might be a stellar mechanism we simply don’t know about, at least within current physics.”
Reference: “An elusive dark central mass in the globular cluster M4” by Eduardo Vitral, Mattia Libralato, Kyle Kremer, Gary A Mamon, Andrea Bellini, Luigi R Bedin and Jay Anderson, 23 May 2023, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stad1068
The Hubble Space Telescope is a project of international cooperation between NASA and ESA. NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, manages the telescope. The Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, conducts Hubble and Webb science operations. STScI is operated for NASA by the Association of Universities for Research in Astronomy, in Washington, D.C.
« Spécialiste de la télévision sans vergogne. Pionnier des zombies inconditionnels. Résolveur de problèmes d’une humilité exaspérante. »
Deux astronautes de la NASA devraient se rendre à la Station spatiale internationale à bord d’un nouveau vaisseau spatial.
Le Boeing Starliner décollera de Cap Canaveral, en Floride, pour son premier vol d’essai habité.
La mission a été retardée de plusieurs années en raison de revers dans le développement du vaisseau spatial.
En cas de succès, elle deviendra la deuxième entreprise privée capable d’assurer le transport d’équipages vers et depuis la Station spatiale internationale, aux côtés de SpaceX d’Elon Musk.
La NASA ne souhaite plus posséder et exploiter de tels véhicules, préférant désormais acheter le service auprès du secteur commercial.
Le décollage prévu est fixé lundi à 22h34 heure locale (03h34 GMT mardi).
Mais le lancement représente aussi un moment de danger pour Boeing. Son activité aéronautique est sous pression En raison d’une série d’accidents. Le secteur spatial de l’entreprise est également sous surveillance suite aux difficultés rencontrées dans le développement du Starliner lui-même.
Le Dr Simeon Barber, scientifique spatial à l’Open University, a déclaré : « C’est vraiment un grand jour pour Boeing. »
« La société travaille sur le vaisseau spatial depuis longtemps, et elle a eu quelques problèmes lors des vols d’essai et il y a beaucoup de travail là-dessus. »
Le Starliner devait initialement effectuer son premier vol d’essai sans pilote en 2015, mais cela a été reporté à 2019. Lorsque cela s’est produit, un problème logiciel a provoqué un dysfonctionnement de l’horloge interne, provoquant une surchauffe des propulseurs. Tant de carburant a été consommé que la capsule n’a pas pu atteindre la station spatiale.
Une deuxième tentative était prévue pour août 2021 mais a de nouveau été reportée à mai 2022. Un problème avec le système de propulsion a été imputé. Lorsque Starliner a finalement quitté la Terre, il a pu accomplir pleinement sa mission, mais des inquiétudes ont ensuite été soulevées quant aux performances de certains dispositifs de propulsion et du système de refroidissement du véhicule.
La correction de ces erreurs et de problèmes supplémentaires liés à la sécurité des câbles et des parachutes a ramené la première démonstration habitée là où nous en sommes aujourd’hui.
La NASA et Boeing n’auraient pas donné leur feu vert aux astronautes pour la mission s’ils n’étaient pas sûrs que toutes les erreurs avaient été résolues. Le lancement sera annulé s’il y a des signes de problèmes avec le vaisseau spatial.
Lors d’une conférence de presse avant le vol, un journaliste a expliqué aux astronautes formés par la Marine que les revers devraient rendre leur voyage « effrayant » pour les amis et la famille.
Barry « Butch » Wilmore a déclaré qu’il serait erroné de qualifier les différents problèmes techniques de « revers ».
Il a ajouté : « Nous les appelons à faire des pas en avant. Nous trouvons un problème et le corrigeons, et nous l’avons expliqué à nos familles pour qu’elles le comprennent. »
« Nous sommes tous ici parce que nous sommes tous préparés », a déclaré Sunita « Sonny » Williams, qui pilotera le vaisseau spatial. « Nos amis et notre famille en ont entendu parler, nous en avons parlé, et ils sont heureux et. fiers que nous le soyons. » Cela fait partie du processus de tout réparer.
Lorsque la NASA a annoncé que SpaceX et Boeing reprendraient les anciennes missions de la navette spatiale, elle leur a attribué un contrat similaire, qui mettrait leurs capsules en service et paierait ensuite six missions opérationnelles. Le contrat SpaceX valait 2,6 milliards de dollars, tandis que Boeing a reçu 4,2 milliards de dollars. SpaceX a pu effectuer des tests en vol avec équipage en 2020. Cela signifie que Boeing a quatre ans de retard. L’entreprise a également dépensé beaucoup d’argent pour redresser la situation.
Le Dr Barber a déclaré que SpaceX et d’autres startups avaient une nouvelle approche du développement technologique qui conduisait à davantage d’innovation.
« Vous avez une entreprise aérospatiale traditionnelle (Boeing) qui existe depuis longtemps et fait les choses d’une certaine manière, et vous avez une nouvelle entreprise aérospatiale qui a fait les choses d’une manière différente, en construisant, en testant, en brisant, en apprenant et en puis reconstruire, donc son cycle de développement est très rapide.
La détection d’erreurs lors des vols d’essai faisait partie du processus normal de développement d’un nouveau vaisseau spatial, a déclaré Mark Nappi, responsable du programme des équipages commerciaux de Boeing, aux journalistes lors d’une conférence de presse.
« La conception et le développement connaissent constamment des hauts et des bas, mais la pente globale est toujours en hausse et c’est là que nous en sommes aujourd’hui. Nous sommes fondamentalement au sommet de cette pente.
La mise en service du vaisseau spatial de Boeing impliquerait une concurrence avec SpaceX, ce qui réduirait les coûts, selon Libby Jackson, responsable de l’exploration spatiale à l’agence spatiale britannique.
« C’est vraiment important non seulement pour la NASA, mais aussi pour d’autres agences spatiales, comme l’Agence spatiale britannique, car nous dépensons l’argent des contribuables pour envoyer des astronautes vers l’ISS et nous voulons le meilleur rapport qualité-prix », a-t-elle déclaré.
Le Starliner mesure 5 m de long et 4,6 m (16,5 x 15 pi) de large lorsqu’il est connecté au module de service arrière. Elle est plus large que la capsule utilisée sur les missions Apollo. Il y a de la place pour jusqu’à sept astronautes, même si vous volerez probablement régulièrement avec seulement quatre. Il est censé être réutilisable et voler jusqu’à 10 fois.
Le lancement du vaisseau spatial mardi matin devrait le voir transiter par le sud-ouest du Royaume-Uni environ 20 minutes après le décollage.
Pendant le vol vers l’ISS, l’équipage testera les sièges, évaluera les systèmes de survie et de navigation à bord, ainsi que le système qui transporte le fret vers l’ISS.
Ils testeront également de toutes nouvelles combinaisons spatiales. Willmore et Williams porteront la combinaison bleue Boeing, qui est environ 40 % plus légère que les générations précédentes de combinaisons spatiales portées par les astronautes américains – et plus flexible. La combinaison comprend également des gants sensibles aux écrans tactiles, afin que les astronautes puissent travailler avec des tablettes dans le vaisseau spatial.
Le Starliner s’amarrera à la Station spatiale internationale pendant environ 10 jours avant de revenir sur Terre. Contrairement aux rentrées effectuées par les précédentes capsules américaines tombées à la mer, Starliner atterrira sur Terre quelque part dans le sud-ouest des États-Unis. Le bouclier thermique et les parachutes ralentiront l’atterrissage avant que les airbags ne se déploient pour amortir le moment de l’impact avec le sol.
Si tout se passe comme prévu, le Starliner sera certifié pour les missions régulières de l’équipage vers la Station spatiale internationale. Son prochain lancement – probablement au début de l’année prochaine – transportera quatre astronautes ainsi que du matériel et des fournitures.
Il y a eu plus d’une centaine de missions habitées vers la Station spatiale internationale depuis le début de la construction en 1998. Mais selon Caleb Henry, du cabinet de conseil spatial américain Quilty, le lancement du Starliner représente un moment important dans l’histoire des vols spatiaux. .
« Nous entrons désormais dans une nouvelle ère d’exploration humaine », a-t-il déclaré à la BBC.
« Ce qui est passionnant, c’est le rôle croissant du secteur privé. Il accélère le rythme des voyages spatiaux, créant de nouvelles opportunités. »
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Une fois cette opération terminée, l’équipe a pu utiliser le catalyseur pour convertir le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone (CO), un élément important pour la production d’une variété de produits chimiques utiles. Lorsque la réaction se produit en présence d’hydrogène, par exemple, le dioxyde de carbone et l’hydrogène se transforment en gaz de synthèse (ou syngas), une matière première précieuse pour produire des carburants pouvant remplacer l’essence.
Fonctionnant à pression ambiante et à haute température (300-600°C), le catalyseur convertit le dioxyde de carbone en dioxyde de carbone avec une sélectivité de 100 %.
Une sélectivité élevée signifie que le catalyseur agit uniquement sur le dioxyde de carbone sans endommager les matériaux environnants. En d’autres termes, l’industrie peut appliquer le catalyseur à de grandes quantités de gaz capturés et cibler sélectivement uniquement le dioxyde de carbone. Le catalyseur est également resté stable dans le temps, c’est-à-dire qu’il est resté actif et ne s’est pas décomposé.
« En chimie, il n’est pas rare qu’un catalyseur perde sa sélectivité au bout de quelques heures », Omar K. joie, l’étude L’auteur principal a déclaré dans un communiqué aux médias. « Mais après 500 heures dans des conditions difficiles, sa sélectivité n’a pas changé. »
C’est remarquable car le dioxyde de carbone est une molécule stable et tenace.
« La conversion du dioxyde de carbone n’est pas facile », a déclaré Milad Khoshoui, co-auteur principal de l’étude. « Le CO2 est une molécule chimiquement stable, et nous avons dû surmonter cette stabilité, ce qui nécessite beaucoup d’énergie. »
Le développement des matériaux nécessaires au captage du carbone est l’objectif principal du Farha Lab. Son groupe développe des structures organométalliques (MOF), un type de matériau hautement poreux de taille nanométrique qui ressemble à des « éponges de bain sophistiquées et programmables ». Farha explore les MOF pour diverses applications, notamment l’extraction directe du dioxyde de carbone de l’air.
Du point de vue du chercheur, le MOF et le nouveau catalyseur pourraient travailler ensemble pour jouer un rôle dans le captage et la séquestration du carbone.
« À un moment donné, nous pourrions utiliser des MOF pour capturer le dioxyde de carbone, suivis d’un catalyseur pour le convertir en quelque chose de plus utile », a suggéré Farha. « Un système tandem utilisant deux matériaux différents pour deux étapes séquentielles pourrait être la voie à suivre. »
« Cela peut nous aider à répondre à la question : que faisons-nous du dioxyde de carbone capturé ? », a déclaré Khoshoui. « Pour l’instant, il est prévu de l’isoler sous terre. Mais les réservoirs souterrains doivent répondre à de nombreuses exigences pour stocker le CO2 de manière sûre et permanente. Nous voulions concevoir une solution plus universelle, utilisable partout, tout en apportant une valeur économique. »
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Une nouvelle étude suggère que la bioluminescence chez les animaux a évolué il y a au moins 540 millions d’années, soit environ 300 millions d’années plus tôt que ce qui avait été enregistré précédemment.
L’étude menée par des scientifiques de Musée national d’histoire naturelle Smithsonian Il a été suggéré que ce trait a d’abord évolué dans une sous-classe d’anthozoaires – la classe qui contient des coraux et des anémones – connue sous le nom d’octocorallia, qui comprend tous les coraux mous, les coraux bleus et les pennatules.
La bioluminescence – dans laquelle les organismes produisent de la lumière par des réactions chimiques – a évolué au moins indépendamment 94 fois dans la natureIl est utilisé dans un large éventail de comportements, allant de la communication et de la parade nuptiale au camouflage et à la chasse. On le trouve dans un large éventail d’espèces marines et terrestres, depuis les bactéries, champignons et insectes jusqu’aux dinoflagellés, poissons et méduses.
Jusqu’à présent, le plus ancien exemple connu de bioluminescence chez les animaux marins se situerait il y a environ 267 millions d’années chez les palourdes, petits crustacés répandus – dont environ 13 000 espèces – dans les eaux du monde. Mais où et quand ce phénomène est apparu reste entouré de mystère.
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« Nous voulions connaître le moment de l’origine de la bioluminescence », a déclaré Danielle DeLeo, auteur principal de l’étude. « Les coraux originaux sont l’un des groupes d’animaux les plus anciens de la planète connus pour leur bioluminescence. » « Alors, la question était : quand ont-ils développé cette capacité ?
L’équipe a commencé le processus en utilisant un arbre évolutif détaillé pour les huit coraux, composé de données génétiques de 185 espèces vivantes différentes, précédemment publié par Andrea Quattrini et Catherine McFadden, deux des co-auteurs de la nouvelle étude. En comparant les huit fossiles de coraux de structure similaire provenant d’époques connues avec des spécimens plus récents, l’équipe a pu déterminer le moment où les espèces ont divergé et se sont divisées en branches distinctes du registre évolutif.
Les scientifiques ont utilisé cette comparaison pour effectuer une « reconstruction de l’état ancestral », un processus par lequel les caractéristiques connues des espèces vivantes peuvent être extrapolées dans le temps pour retrouver leurs ancêtres communs.
« Si nous savons que ces huit espèces de coraux vivant aujourd’hui sont bioluminescentes, nous pouvons utiliser les statistiques pour déduire si leurs ancêtres étaient très susceptibles d’être bioluminescents ou non », a déclaré Quattrini. « Plus il y a d’espèces vivantes ayant un trait commun, plus il est probable qu’en remontant le temps, ces ancêtres auraient probablement eu ce trait également. »
La méthodologie établie a révélé que l’ancêtre commun le plus récent des huit coraux était lui-même bioluminescent, plaçant l’origine du phénomène il y a environ 542 millions d’années au début du Cambrien, période de l’histoire de la Terre où la vie multicellulaire commençait déjà à s’implanter. .
Après avoir déterminé la période pendant laquelle la bioluminescence a probablement évolué, la question suivante que se posent les scientifiques est la suivante : Pourquoi Évolué. À quoi servait-il chez les polypes coloniaux aveugles ? Pourquoi a-t-il évolué chez d’autres espèces non apparentées ? Pourrait-il avoir évolué encore plus tôt, chez les ancêtres des huit coraux ?
540 millions d’années, c’est un long chemin à parcourir. Les yeux et d’autres organes sensibles à la lumière ont déjà évolué et sont présents dans les premiers organismes du Cambrien tels que les trilobites, ce qui, selon les scientifiques, rend plausible l’idée que la bioluminescence soit utilisée comme forme de communication entre les anthozoaires et d’autres créatures, peut-être comme moyen de défense. mécanisme.
L’équipe souligne également des études antérieures suggérant que la réaction chimique à l’origine de la bioluminescence pourrait avoir évolué comme un mécanisme permettant d’éliminer l’excès d’oxygène – qui peut être toxique pour la vie marine en quantité suffisante – et que la lumière résultante a été récupérée comme moyen de communication. . À un stade ultérieur du développement des organismes.
Quelles que soient ses origines, le fait que la bioluminescence existe depuis si longtemps suggère qu’elle a un objectif évolutif réussi. DeLeo a déclaré qu’elle et certains des co-auteurs de l’étude travaillaient actuellement sur une « comptabilité complète » du nombre d’environ 3 000 espèces de coraux bioluminescents qui ont perdu cette caractéristique.
Ils espèrent que le test permettra de mieux comprendre comment et quand la bioluminescence a évolué pour la première fois, ajoutant qu’il est possible que de futures études déterminent qu’elle est en réalité plus ancienne.
L’article « Evolution of bioluminescence in Anthozoa with a focus on Octocoralia » de Daniel M. DeLeo, Manabu Bishō-Uehara, Stephen H. D. Haddock, Catherine S. Macfadyen et Andrea M. Quattrini est publié sous licence en libre accès dans Actes de la Royal Society B.
Crowley (connu par sa mère sous le nom de Mark) a accepté son emploi dans l’informatique en 2005 et a passé les neuf années suivantes à travailler comme professionnel de la plongée à temps plein. Il a commencé à écrire pour DIVE en 2010 et n’a pas arrêté depuis.
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