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Des doutes géants sur les exmoons géantes

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08 décembre 2023

(Actualités Nanwork) Seules deux des plus de 5 300 exoplanètes connues ont jusqu’à présent fourni des preuves de la présence de lunes en orbite autour d’elles. Lors des observations des planètes Kepler-1625b et Kepler-1708b réalisées par les télescopes spatiaux Kepler et Hubble, les chercheurs ont découvert pour la première fois des traces de ces lunes.

Une nouvelle étude soulève désormais des doutes sur ces affirmations antérieures. Comme l’ont rapporté aujourd’hui des scientifiques de l’Institut Max Planck de recherche sur le système solaire (MPS) et de l’Observatoire de Sonnenberg, tous deux en Allemagne, dans la revue Astronomie naturelle (« Il est peu probable qu’il y ait de grandes exolunes autour de Kepler-1625b et Kepler-1708b. »), les interprétations « planétaires uniquement » des observations sont plus concluantes. Pour leur analyse, les chercheurs ont utilisé le nouvel algorithme informatique Pandora, qui rend la recherche d’exomoons plus facile et plus rapide. Ils ont également étudié quels types d’exolunes pouvaient en principe être trouvés dans les observations astronomiques spatiales modernes. Leur réponse est très choquante.

Dans notre système solaire, le fait qu’une planète tourne autour d’une ou plusieurs lunes est la règle plutôt que l’exception : à l’exception de Mercure et de Vénus, toutes les autres planètes ont de telles compagnes ; Dans le cas de la géante gazeuse Saturne, les chercheurs ont découvert à ce jour 140 satellites naturels. Par conséquent, les scientifiques pensent qu’il est probable que les planètes situées dans des systèmes stellaires lointains contiennent également des lunes.

Cependant, jusqu’à présent, de telles exolunes n’ont été mises en évidence que dans deux cas : Kepler-1625b et Kepler-1708b. Ce faible rendement n’est pas surprenant. Après tout, les satellites lointains sont naturellement beaucoup plus petits que leur monde d’origine – et donc beaucoup plus difficiles à trouver. Il faut beaucoup de temps pour rechercher des preuves de la présence de lunes dans les données d’observation de milliers d’exoplanètes.

Pour rendre la recherche plus facile et plus rapide, les auteurs de la nouvelle étude s’appuient sur un algorithme de recherche qu’ils ont eux-mêmes développé et amélioré pour rechercher des exolunes. Ils ont publié leur méthode l’année dernière (Astronomie et astrophysique, « Pandora : un algorithme rapide et open source pour la détection du transit exolunaire. ») L’algorithme est accessible à tous les chercheurs sous forme de code open source. Appliqués aux données d’observation de Kepler-1625b et Kepler-1708b, les résultats sont frappants.

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« Nous aurions aimé confirmer la découverte d’exolunes autour de Kepler-1625b et Kepler-1708b », déclare le premier auteur de la nouvelle étude, le Dr René Heller, scientifique du MPS. « Malheureusement, nos analyses montrent le contraire », ajoute-t-il.

Cache-cache depuis Exomoon

La planète Kepler-1625b, semblable à Jupiter, a fait la une des journaux il y a cinq ans. Des chercheurs de l’Université Columbia à New York rapportent des preuves solides de l’existence d’une super lune en orbite qui éclipserait toutes les lunes du système solaire. Les scientifiques ont analysé les données du télescope spatial Kepler de la NASA, qui a observé plus de 100 000 étoiles lors de sa première mission de 2009 à 2013 et découvert plus de 2 000 exoplanètes.

Cependant, dans les années qui ont suivi la découverte de 2018, le candidat exocanal de la Lune a forcé les astronomes à jouer à une version cosmique de cache-cache. Il a initialement disparu après que les données Kepler aient été nettoyées du bruit systématique. Cependant, des preuves ont été trouvées à nouveau dans des observations supplémentaires effectuées par le télescope spatial Hubble. Et l’année dernière, ce candidat inhabituel à l’exomoon a eu de la compagnie : selon des chercheurs new-yorkais, une autre lune géante beaucoup plus grande que la Terre orbite autour de Jupiter de la taille de Kepler 1708b.

Le bon match

« Les exolunes sont si éloignées que nous ne pouvons pas les voir directement, même avec les télescopes modernes les plus puissants », explique le Dr René Heller.

Au lieu de cela, les télescopes enregistrent les fluctuations de la luminosité des étoiles lointaines, dont la série temporelle est appelée courbe de lumière. Les chercheurs recherchent ensuite des signes de la présence de lunes dans ces courbes de lumière. Si une exoplanète passe devant son étoile vue de la Terre, elle obscurcit légèrement l’étoile. Cet événement est appelé transit et se répète régulièrement avec la période orbitale de la planète autour de l’étoile.

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Une exomoon accompagnant la planète aura un effet d’atténuation similaire. Cependant, son effet sur la courbe de lumière n’est pas seulement sensiblement plus faible. En raison du mouvement de la Lune et de la planète autour de leur centre de gravité mutuel, cette atténuation supplémentaire de la courbe de lumière suivrait un schéma plutôt complexe. Il existe d’autres effets à prendre en compte, tels que les éclipses planétaires et lunaires, les variations de la luminosité naturelle de l’étoile et d’autres sources de bruit générées lors des mesures télescopiques.

Cependant, afin de découvrir les lunes, les chercheurs new-yorkais et leurs collègues allemands ont d’abord calculé plusieurs millions de courbes de lumière « synthétiques » de toutes les tailles, distances mutuelles et orientations orbitales imaginables de planètes et de lunes potentielles. L’algorithme compare ensuite ces courbes de lumière simulées avec la courbe de lumière observée et recherche la meilleure correspondance. Les chercheurs de Göttingen et Sonneberg ont utilisé leur algorithme open source Pandora, optimisé pour la recherche d’exomoons et capable de résoudre cette tâche plusieurs fois plus rapidement que les algorithmes précédents.

Aucune trace des lunes

Dans le cas de Kepler-1708b, le duo allemand a désormais découvert que les scénarios sans lune peuvent expliquer les données d’observation avec autant de précision que ceux avec lune. « La probabilité qu’une lune tourne autour de Kepler 1708b est clairement inférieure à celle rapportée précédemment », déclare Michael Hippke de l’Observatoire de Sonneberg et co-auteur de la nouvelle étude. « Les données n’indiquent pas la présence d’une exomoon autour de Kepler-1708b », poursuit Hibke.

De nombreux éléments suggèrent que Kepler-1625b est également dépourvu de compagnon géant. Le transit de cette planète devant son étoile avait déjà été observé grâce aux télescopes Kepler et Hubble. Des chercheurs allemands soutiennent désormais que la variation instantanée de la luminosité de l’étoile sur son disque, un effet connu sous le nom d’atténuation des membres stellaires, a une influence décisive sur le signal d’exomoon proposé. Par exemple, la pointe du disque solaire apparaît plus sombre que le centre.

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Cependant, selon que vous regardez l’étoile principale Kepler-1625b à travers le télescope Kepler ou le télescope Hubble, l’effet d’assombrissement des membres est différent. En effet, Kepler et Hubble sont sensibles aux différentes longueurs d’onde de la lumière qu’ils reçoivent. Les chercheurs de Göttingen et Sonberg affirment désormais que leur modèle de cet effet explique de manière plus concluante les données de l’exomoon géante.

Leurs analyses nouvelles et élargies montrent également que les algorithmes de recherche d’exomoon produisent souvent des faux positifs. À maintes reprises, ils « découvrent » la Lune alors qu’une seule planète traverse son étoile hôte. Dans le cas d’une courbe légère comme celle de Kepler-1625b, le taux de « ratés » serait probablement d’environ 11 pour cent. « La précédente affirmation d’une exomoon par nos collègues de New York était le résultat d’une recherche de lunes autour de dizaines d’exoplanètes », explique Heller. « Selon nos estimations, un résultat faussement positif n’est pas du tout surprenant, mais presque attendu », ajoute-t-il.

Satellites extraterrestres

Les chercheurs ont également utilisé leur algorithme pour prédire les types d’exolunes réelles qui seraient clairement détectables lors de missions spatiales à courbe de lumière comme Kepler. Selon leur analyse, seules les lunes particulièrement grandes qui tournent autour de leur planète sur une orbite large peuvent être détectées à l’aide de la technologie actuelle. Comparées aux lunes familières de notre système solaire, elles seraient toutes excentriques : au moins deux fois plus grandes que Ganymède, la plus grande lune du système solaire, et donc environ la taille de la Terre.

« Les premières exolunes découvertes lors d’observations futures, telles que la mission PLATO, seront certainement très inhabituelles et donc passionnantes à explorer », explique Heller.

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Étude : Les anciens humains fabriquaient des armes mortelles en bois il y a 300 000 ans

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Étude : Les anciens humains fabriquaient des armes mortelles en bois il y a 300 000 ans

De nouvelles techniques d’imagerie puissantes révèlent que les humains fabriquaient déjà des armes de chasse complexes à partir du bois il y a 300 000 ans, bouleversant ainsi le stéréotype de l’âge de pierre.

Les archéologues ont déjà soupçonné Les humains utilisent des outils en bois depuis au moins aussi longtemps que des outils en pierre, mais en raison de la nature plus fragile du bois, la plupart des preuves ont pourri.

Aujourd’hui, en utilisant la microscopie 3D et les scanners micro-CT pour examiner 187 objets en bois de Schöningen en Allemagne, l’archéologue Dirk Lederer de l’Office national du patrimoine culturel de Basse-Saxe et ses collègues ont confirmé ces soupçons.

« Le bois était une matière première cruciale pour l’évolution humaine, mais il n’a survécu qu’à l’âge de pierre à Schöningen ère paléolithique La période est d’une qualité si merveilleuse. Il explique Thomas Terberger, archéologue de l’Université de Göttingen.

Cette cache d’objets en bois est la plus grande connue pléistocène (il y a 2,58 à 11 700 ans) Il y avait au moins 10 lances, 7 bâtons de jet et 35 outils ménagers. Ils sont tous sculptés dans des bois réputés à la fois souples et durs, notamment l’épicéa, le pin et le cèdre.

Les outils montraient des preuves évidentes d’une technique de fendage qui était auparavant connue uniquement pour être utilisée par les humains modernes, ainsi que des signes de sculpture, de grattage et d’abrasion.

« La façon dont les instruments en bois étaient fabriqués de manière si experte a été une révélation pour nous. » Il crie Annemieke Milks, archéologue paléolithique de l’Université de Reading.

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Travailler le bois jusqu’à un nouveau niveau de sophistication est un processus lent et en plusieurs étapes qui demande beaucoup de patience et de prévoyance. De plus, l’ère des outils coïncide avec la montée en puissance des Néandertaliens en Europe, dépassant les autres espèces humaines primitives.

Techniques de travail du bois utilisées pour les boiseries rondes (en haut) et les boiseries fendues (en bas). (Leader et coll., Avec des gens2024)

Le site de Schöningen contient également des preuves de jusqu’à 25 animaux abattus, pour la plupart des chevaux.

« Il s’avère que c’est un préHomo sapiens « J’ai fabriqué des outils et des armes pour chasser le gros gibier », a déclaré Terberger. Dire Franz Leeds V. Le New York Times. « Non seulement ils communiquaient ensemble pour abattre leurs proies, mais ils étaient suffisamment sophistiqués pour organiser le dépeçage et le rôtissage. »

Les chercheurs affirment que ces puissantes capacités de chasse sont probablement beaucoup plus anciennes que les objets en bois trouvés à Schöningen. Ces compétences auraient permis aux premiers humains d’avoir accès à des sources alimentaires de haute qualité pendant des générations, offrant ainsi la capacité nécessaire à cette augmentation du développement cérébral et des compétences cognitives associées.

« Dans la même veine, [hunting] « Cela aurait assuré une population durable même dans les régions d’Europe les moins adaptées au Pléistocène et aurait contribué à l’expansion de l’aire de répartition humaine dans le monde entier », ont déclaré Leder et son équipe. Écrire dans leur article.

Étonnamment, les chercheurs ont également trouvé des preuves de recyclage. Les outils cassés ou émoussés ont été retravaillés à de nouvelles fins.

« L’étude fournit des informations uniques sur les techniques de menuiserie du Pléistocène », déclarent les chercheurs. Nous concluons.

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« Les armes de chasse en bois de Schöningen incarnent l’interaction entre la complexité technologique, le comportement humain et l’évolution humaine. »

Leur étude a été publiée dans Avec des gens.

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Une nouvelle méthode d’appariement des fonctions d’onde aide à résoudre les problèmes quantiques à plusieurs corps

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Une nouvelle méthode d’appariement des fonctions d’onde aide à résoudre les problèmes quantiques à plusieurs corps

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Correspondant à la fonction d’onde et à la gamme Tjon. crédit: nature (2024). est ce que je: 10.1038/s41586-024-07422-z

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Correspondant à la fonction d’onde et à la gamme Tjon. crédit: nature (2024). est ce que je: 10.1038/s41586-024-07422-z

Les systèmes en interaction forte jouent un rôle important en physique quantique et en chimie quantique. Les méthodes stochastiques telles que la simulation de Monte Carlo constituent un moyen éprouvé pour étudier de tels systèmes. Cependant, ces méthodes atteignent leurs limites lorsque se produisent des oscillations de signal.

Ce problème a maintenant été résolu par une équipe internationale de chercheurs d’Allemagne, de Turquie, des États-Unis, de Chine, de Corée du Sud et de France en utilisant la nouvelle méthode d’appariement des fonctions d’onde. Par exemple, les masses et les rayons de tous les noyaux jusqu’au groupe numéro 50 ont été calculés à l’aide de cette méthode. Les résultats sont désormais en accord avec les mesures des chercheurs un rapport Dans le magazine nature.

Toute matière sur Terre est constituée de minuscules particules appelées atomes. Chaque atome contient des particules plus petites : des protons, des neutrons et des électrons. Chacune de ces particules suit les règles de la mécanique quantique. La mécanique quantique constitue la base de la théorie quantique à N corps, qui décrit des systèmes contenant de nombreuses particules, tels que les noyaux atomiques.

Une classe de méthodes utilisées par les physiciens nucléaires pour étudier les noyaux atomiques est l’approche fondée sur des principes. Il décrit des systèmes complexes en commençant par une description de leurs composants élémentaires et de leurs interactions. Dans le cas de la physique nucléaire, les composants élémentaires sont les protons et les neutrons. Certaines des questions clés auxquelles les calculs élémentaires peuvent contribuer à répondre concernent les énergies de liaison et les propriétés des noyaux atomiques et la relation entre la structure nucléaire et les interactions fondamentales entre protons et neutrons.

Cependant, ces méthodes primitives ont des difficultés à effectuer des calculs fiables pour des systèmes aux interactions complexes. L’une de ces méthodes est la simulation quantique de Monte Carlo. Ici, les quantités sont calculées à l’aide de processus stochastiques ou stochastiques.

Bien que les simulations quantiques de Monte Carlo puissent être efficaces et puissantes, elles souffrent d’une faiblesse majeure : le problème des signes. Cela se produit dans les opérations avec des poids positifs et négatifs qui s’annulent. Cette annulation conduit à des prédictions finales inexactes.

La nouvelle approche, connue sous le nom de correspondance de fonctions d’onde, vise à aider à résoudre ces problèmes de calcul pour les méthodes élémentaires.

« Ce problème est résolu par la nouvelle méthode d’appariement des fonctions d’onde en mappant le problème complexe à une première approximation d’un système modèle simple qui ne présente pas de telles oscillations de signal, puis en abordant les différences dans la théorie des perturbations », explique le professeur Ulf-Gee. Meissner est membre de l’Institut Helmholtz de physique des rayonnements et nucléaires de l’Université de Bonn, ainsi que de l’Institut de physique nucléaire et du Centre de simulation et d’analyse avancées du Forschungszentrum Jülich.

« Par exemple, les masses et les rayons de tous les noyaux jusqu’au groupe numéro 50 ont été calculés et les résultats concordent avec les mesures », explique Meissner, qui est également membre des domaines de recherche interdisciplinaires Modélisation et Matériaux à Harvard. Université de Bonn.

« Dans la théorie quantique à N corps, nous rencontrons souvent une situation dans laquelle nous pouvons effectuer des calculs en utilisant une simple interaction approximative, mais les interactions de haute précision du monde réel provoquent de graves problèmes de calcul », explique Dean Lee, professeur de physique à l’Université Rare. Centre de recherche. Istope Beams et le Département de physique et d’astronomie (FRIB) de la Michigan State University et directeur du Département des sciences nucléaires théoriques.

La correspondance des fonctions d’onde résout ce problème en supprimant la partie à courte distance de l’interaction de haute précision et en la remplaçant par la partie à courte distance d’une interaction facilement calculable. Cette transformation est effectuée de manière à préserver toutes les propriétés importantes de l’interaction originale du monde réel.

Étant donné que les nouvelles fonctions d’onde ressemblent à celles de l’interaction facilement calculable, les chercheurs peuvent désormais effectuer des calculs en utilisant l’interaction facilement calculable et appliquer une procédure standard pour traiter les petites corrections – appelée théorie des perturbations.

L’équipe de recherche a appliqué cette nouvelle méthode aux simulations quantiques de Monte Carlo de noyaux légers, de noyaux de masse moyenne, de matière neutronique et de matière nucléaire. Grâce à des calculs minutieux à partir de zéro, les résultats correspondent étroitement aux données réelles sur les propriétés nucléaires telles que la taille, la structure et l’énergie de liaison. Des calculs qui étaient auparavant impossibles en raison du problème de signe peuvent désormais être effectués grâce à l’appariement de fonctions d’onde.

Alors que l’équipe de recherche s’est concentrée exclusivement sur les simulations quantiques de Monte Carlo, l’appariement des fonctions d’onde devrait être utile pour de nombreuses approches fondées sur des principes différents. « Cette méthode peut être utilisée à la fois en informatique classique et quantique, par exemple, pour mieux prédire les propriétés des matériaux dits topologiques, qui sont importants pour l’informatique quantique », explique Meissner.

Le premier auteur est le professeur Serdar Al-Hatisari, qui a travaillé pendant deux ans en tant que membre de la bourse ERC Advanced EXOTIC du professeur Meissner. Selon Meissner, une grande partie du travail a été réalisée à cette époque. Une partie du temps de calcul des supercalculateurs du Forschungszentrum Jülich a été assurée par l’Institut IAS-4, dirigé par Meissner.

Plus d’information:
Sardar Hattisari et al., Correspondance de fonctions d’onde pour résoudre des problèmes quantiques à plusieurs corps, nature (2024). est ce que je: 10.1038/s41586-024-07422-z

Informations sur les magazines :
nature


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Une éruption solaire massive éclate quelques jours après qu’une intense tempête ait créé les aurores boréales.

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Une éruption solaire massive éclate quelques jours après qu’une intense tempête ait créé les aurores boréales.

Une autre énorme éruption solaire a explosé quelques jours après la dernière éruption, provoquant des expositions époustouflantes d’aurores boréales à travers le Royaume-Uni et les États-Unis – mais ne vous attendez pas à une autre exposition époustouflante.

Cette dernière éruption est plus puissante que l’explosion du week-end et constitue la plus importante depuis près de deux décennies.

Cette éruption est beaucoup plus grande, mais la placer face au soleil en réduit l’effet.Crédit : NOAA
Une tempête solaire majeure au cours du week-end a donné lieu à des expositions éblouissantes d’aurores boréales à travers le Royaume-Uni et les États-Unis.Crédit : PA

De graves tempêtes solaires peuvent perturber les satellites GPS, les réseaux électriques, les appareils électroniques, y compris les téléphones portables, et Internet.

Le résultat le moins destructeur et le plus délicieux est l’éblouissante aurore boréale verte et violette, connue sous le nom d’aurores boréales.

Mais cette nouvelle éruption ne devrait pas provoquer de chaos, et il est peu probable que de la lumière apparaisse non plus.

Le pire des cas est une perte temporaire des signaux radio, selon la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

La Terre a échappé à la ligne de mire lorsque l’éruption a éclaté sur une partie du Soleil en orbite loin de nous.

L’Administration nationale des océans et de l’atmosphère (NOAA) a émis une alerte indiquant que le soleil n’est « pas encore en plein soleil ».

La dernière fusée éclairante a été classée par les experts comme X8.7, plus forte que la fusée X2.2 du week-end.

Il s’agit du plus grand cycle solaire actuel de 11 ans.

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« Compte tenu de son emplacement, toute éjection de masse coronale associée à cette éruption n’aurait probablement aucun effet géomagnétique sur Terre », a expliqué la NOAA.

Mais Brian Brasher, de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), a déclaré à l’AP que la lueur pourrait être plus forte lorsque les scientifiques collectent des données provenant d’autres sources.

Les Britanniques de tout le pays ont pu profiter d’une vue éblouissante sur les aurores boréales grâce à la tempête solaire.

Pendant ce temps, le Met Office britannique a déclaré : « Toutes les vues seront probablement limitées aux hautes latitudes » avec « seulement une faible chance de s’étendre aussi loin au sud que l’Écosse ou des latitudes similaires ».

Le Soleil approche du sommet de son cycle de 11 ans, créant de puissantes explosions d’énergie et de matière qui sont libérées très rapidement et pourraient heurter le champ magnétique terrestre.

Aucune perturbation majeure n’est attendue cette fois

Qu’est-ce que les aurores boréales ?

Les aurores boréales se produisent lorsque des particules chargées entrent en collision avec des gaz présents dans l’atmosphère terrestre autour des pôles magnétiques.

Dans l’hémisphère Nord, la majeure partie de cette activité se produit dans une bande connue sous le nom d’ovale d’aurore, couvrant des latitudes comprises entre 60 et 75 degrés.

Lorsque l’activité est forte, elle s’étend pour couvrir une zone plus vaste – ce qui explique pourquoi les expositions peuvent parfois être vues aussi loin au sud que le Royaume-Uni.

La visibilité des aurores boréales a augmenté vendredi en raison d’une « forte » tempête géomagnétique, selon l’Administration nationale américaine des océans et de l’atmosphère (NOAA).

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Ce phénomène apparaît sous la forme de magnifiques bandes de lumière vertes et violettes dansantes, qui captivent les gens depuis des milliers d’années.

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