Vous avez peut-être entendu dire que les trous noirs émettent de la lumière ; Les noyaux brillants qui apparaissent dans les galaxies sont le résultat de trous noirs supermassifs en leur centre.
Si les trous noirs sont si denses que même la lumière ne peut échapper à leur gravité, comment un trou noir peut-il être brillant ?
Certains des objets les plus célèbres et mystérieux de l’univers, les trous noirs se forment lorsque les étoiles les plus massives meurent.
L'étoile explose en supernova et son noyau s'effondre de manière irréversible.
En fin de compte, il y a tellement de masse concentrée dans un si petit volume que la vitesse de fuite de l’objet dépasse la vitesse de la lumière.
Une impression artistique de lumière se courbant autour d’un trou noir supermassif. Crédit : Keanu2/Getty Images
Trou noir contre lumière : qui gagne ?
Comme son nom l'indique, la vitesse de fuite est la vitesse à laquelle vous devez vous déplacer pour sortir de la gravité d'un objet.
La vitesse de la lumière est la vitesse la plus rapide possible dans l'univers, donc si vous deviez voyager plus vite que cela pour vous échapper, vous ne pourriez pas le faire.
Toute lumière tombant sur un trou noir ne peut pas nous être réfléchie, c'est pourquoi nous l'appelons noir.
Tout peut devenir un trou noir s’il est suffisamment dense.
Réduisez la Terre à la taille de votre ongle et votre vitesse de fuite dépassera la vitesse de la lumière.
Comprendre l'horizon des événements
Image de 4C 29.30, une galaxie située à 850 millions d'années-lumière. Les données de rayons X de l'observatoire de rayons X Chandra de la NASA sont affichées en bleu, la lumière optique obtenue du télescope spatial Hubble est en or et les ondes radio du Very Large Array de la NSF sont en rose. L’émission radio provient de jets de particules s’éloignant à des millions de kilomètres par heure d’un trou noir supermassif au centre de la galaxie. Crédit : NASA
Malgré son nom, vous voyez souvent des dessins animés et des vidéos de trous noirs avec de longs jets s'éloignant d'eux et un brillant choc de matériaux autour d'eux.
Ici, une distinction importante doit être faite entre ce qui constitue l’intérieur et l’extérieur d’un trou noir.
Le point de non-retour – l’endroit où la vitesse de fuite dépasse la vitesse de la lumière – est connu sous le nom d’horizon des événements d’un trou noir.
Rien ne peut être vu au-delà.
Le concept de cet artiste montre un trou noir doté d'un disque d'accrétion expulsant un jet de gaz chaud appelé plasma. Source de l'image : NASA/JPL-Caltech
Cependant, la gravité du trou noir est si intense que la matière est constamment attirée vers lui.
Cette chute de matière forme une rangée appelée disque d’accrétion qui orbite autour du trou noir.
Le matériau du disque d’accrétion devient très chaud et les champs magnétiques peuvent être très puissants.
Cela fait briller le disque d’accrétion et peut également propulser des jets de matière qui s’éloignent du trou noir.
Cependant, tout cela se produit en dehors de l’horizon des événements, où la vitesse de fuite est inférieure à la vitesse de la lumière.
La matière ne peut toujours pas s’échapper de l’intérieur du trou noir, mais uniquement de son environnement immédiat. Ce n’est qu’une des façons dont nous pouvons détecter les trous noirs même si nous ne pouvons pas les voir directement.
Noyaux galactiques actifs
La galaxie spirale barrée UGC 6093 est une galaxie active, c'est-à-dire qu'elle contient un noyau galactique actif. La matière est attirée vers le trou noir supermassif central, le chauffant et faisant briller le noyau de la galaxie. Crédit : ESA/Hubble
Les astronomes pensent que la plupart des galaxies ont un trou noir supermassif en leur centre.
Celui qui fait pencher la balance de millions et parfois de milliards de fois la masse du Soleil.
Certains trous noirs supermassifs ont un appétit particulièrement vorace, c'est-à-dire qu'ils possèdent des disques et des jets de condensation.
De tels endroits sont connus sous le nom de noyaux galactiques actifs. Il est si brillant qu’il peut être vu à des milliards d’années-lumière, trop loin pour voir la galaxie elle-même.
Illustration montrant ce qui génère le rayonnement Hawking. Crédit : Getty Images
On pense également que les trous noirs brillent d’une autre manière, bien que cela n’ait jamais été observé.
Il est connu sous le nom de rayonnement Hawking, du nom du célèbre physicien Stephen Hawking.
Des paires de particules apparaissent constamment le long de l’horizon des événements, et elles ne peuvent jamais se recombiner car l’une d’elles reste à jamais piégée à l’intérieur du trou noir.
De cette façon, le trou noir doit lentement abandonner son énergie et se contracter, un effet connu sous le nom d’évaporation du trou noir.
C’est probablement ainsi qu’un trou noir pourrait mourir, plutôt que d’exister indéfiniment.
Un système de fusée innovant pourrait révolutionner les futures missions spatiales lointaines vers Mars, en réduisant leur nombre temps de voyage Sur la Planète Rouge pour quelques mois seulement.
L’objectif de faire atterrir des humains sur Mars a présenté une myriade de défis, notamment la nécessité de transporter rapidement de grosses charges utiles vers et depuis la planète lointaine, ce qui, selon l’emplacement de la Terre et de Mars, prendrait environ deux ans pour un aller-retour en utilisant technologie de propulsion actuelle.
La fusée à plasma pulsé (PPR), en cours de développement par Howe Industries, est un système de propulsion conçu pour être bien plus efficace que les méthodes actuelles de propulsion dans l’espace lointain, permettant le voyage entre la Terre et la planète rouge en seulement deux mois. Plus précisément, la fusée aura une impulsion spécifique élevée, ou Isp, qui mesure l’efficacité avec laquelle le moteur génère la poussée. Ainsi, cette technologie pourrait permettre aux astronautes et aux marchandises de voyager vers et depuis Mars plus efficacement et plus rapidement que les vaisseaux spatiaux actuels, selon un permis De la NASA.
à propos de: Combien de temps faut-il pour arriver sur Mars ?
Basé sur le concept de fusion par fission pulsée, PPR utilise un système basé sur la fission énergie nucléaire Le système, qui obtient l’énergie de la division contrôlée des atomes, génère une poussée pour propulser l’engin spatial. Cependant, le PPR est plus petit, plus simple et plus abordable que les concepts précédents.
En plus de permettre davantage de missions, le PPR peut prendre en charge des engins spatiaux beaucoup plus lourds, ce qui signifie qu’un blindage supplémentaire peut être installé pour réduire l’exposition de l’équipage aux radiations. Particules nocives à haute énergieappelés rayons cosmiques galactiques, qui peuvent être ressentis lors de missions spatiales de longue durée.
« Le PPR ouvre une toute nouvelle ère dans l’exploration spatiale », ont déclaré les responsables de la NASA.
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« Les performances exceptionnelles du PPR, combinant poussée élevée et propulsion élevée, ont le potentiel de révolutionner l’exploration spatiale », indique le communiqué. « La haute efficacité du système permet d’effectuer des missions habitées vers Mars en seulement deux mois. »
Le concept PPR entre désormais dans la phase 2 de l’étude Innovative Advanced Concept (NIAC) de la NASA, après avoir terminé la phase 1, axée sur les neutrons du système de propulsion, la conception du vaisseau spatial, du système d’alimentation et des sous-systèmes nécessaires, ainsi que l’analyse des capacités magnétiques de la tuyère. Déterminez les chemins et les avantages, selon la déclaration.
Au cours de la phase 2, les développeurs s’appuieront sur les évaluations de la phase 1 pour affiner la conception du moteur, mener des expériences de validation de principe et concevoir un concept de vaisseau spatial pour mieux protéger les vols humains vers Mars. Actuellement visité uniquement par des explorateurs robotiques, PPR pourrait un jour rapprocher la NASA de la création d’un projet Base permanente sur Mars.
Au cours des cinq dernières années, les astronomes ont découvert un nouveau type de phénomène astronomique qui existe à grande échelle, plus grande que des galaxies entières. Appelés ORC (circuits radio individuels), ils ressemblent à des anneaux géants d’ondes radio s’étendant vers l’extérieur comme une onde de choc.
Jusqu’à présent, les ORC n’ont jamais été observés à d’autres longueurs d’onde que la radio, mais selon une nouvelle… papier Libérés le 30 avril 2024, les astronomes ont capturé pour la première fois des rayons X associés à ORC.
Cette découverte fournit de nouveaux indices sur ce qui pourrait se cacher derrière la création de l’ORC.
Alors que de nombreux événements astronomiques, tels que les explosions de supernova, peuvent laisser des restes circulaires, les ORC semblent nécessiter une explication différente.
« L’énergie nécessaire pour produire une émission radio aussi étendue est très puissante », a déclaré Israa Bulbul, auteur principal de la nouvelle recherche. « Certaines simulations peuvent reproduire leurs formes mais pas leurs densités. Aucune simulation n’explique comment les ORC sont créés. »
Les ORC peuvent être difficiles à étudier, en partie parce qu’ils ne sont généralement visibles qu’aux longueurs d’onde radio. Ils n’ont jamais été associés à des émissions de rayons X ou d’infrarouges, et il n’y a aucun signe d’eux aux longueurs d’onde optiques.
Parfois, les ORC entourent une galaxie visible, mais pas toujours (huit ont été découverts jusqu’à présent autour de galaxies elliptiques connues).
À l’aide du télescope XMM-Newton de l’ESA, Bulbul et son équipe ont observé l’un des ORC connus les plus proches, un objet appelé Cloverleaf, et ont découvert une composante de rayons X frappante de cet objet.
Cette image multi-longueurs d’onde de l’ORC Cloverleaf (circuit radio unique) combine les observations de lumière visible de l’ancienne enquête DESI (Dark Energy Spectral Analyser) en blanc et jaune, les rayons X de XMM-Newton en bleu et la radio d’ASKAP (Australien). Carré) Matrice de kilomètres Pathfinder) en rouge. (X. Zhang et M. Kluge/MPE/B. Koribalski/CSIRO)
« C’est la première fois que quelqu’un voit l’émission de rayons X associée à un ORC », a déclaré Bulbul. « C’était la clé manquante pour percer le secret de la Formation Cloverleaf. »
Une radiographie d’une feuille de trèfle montre un gaz qui a été chauffé et déplacé par un processus. Dans ce cas, les émissions de rayons X révèlent deux amas de galaxies (environ une douzaine de galaxies au total) qui ont commencé à fusionner à l’intérieur de la feuille de trèfle, chauffant le gaz à 15 millions de degrés Fahrenheit.
Les fusions chaotiques de galaxies sont intéressantes, mais elles ne peuvent pas expliquer à elles seules une feuille de trèfle. Les fusions de galaxies se produisent dans tout l’univers, tandis que les ORC sont un phénomène rare. Il y a quelque chose d’unique qui se passe pour créer quelque chose comme Cloverleaf.
« Les processus de fusion constituent l’épine dorsale de la formation de la structure, mais il y a quelque chose de spécial dans ce système qui déclenche l’émission radio », a déclaré Bulbul. « Nous ne pouvons pas savoir de quoi il s’agit pour l’instant, nous avons donc besoin de données plus nombreuses et plus approfondies provenant à la fois des radiotélescopes et des télescopes à rayons X. »
Cela ne veut pas dire que les astronomes n’ont aucune idée.
« Un aperçu fascinant du signal radio puissant est que les trous noirs supermassifs résidents ont connu des épisodes d’activité intense dans le passé et que les électrons restants de cette activité ancienne ont été réaccélérés par cet événement de fusion », a déclaré Kim Weaver, scientifique du projet de la NASA, à XMM. -Newton.
En d’autres termes, les ORC comme Cloverleaf peuvent nécessiter une histoire d’origine en deux parties : de puissantes émissions provenant de trous noirs actifs et supermassifs, suivies d’ondes de choc de fusion de galaxies qui donnent un deuxième coup de pouce à ces émissions.
Un exemple de données radar aéroportées du DLR montre un changement d’altitude de plusieurs dizaines de mètres autour du volcan volcaniquement actif Litli-Hrútur causé par la formation de nouvelles roches. Le rouge indique la plus grande quantité de changement ; Bleu, au moins. Crédits : DLR
Avec sa pression atmosphérique écrasante, ses nuages d’acide sulfurique et sa température de surface torride, Vénus est un endroit particulièrement difficile à étudier. Mais les scientifiques savent que l’observation de sa surface peut fournir des informations clés sur l’habitabilité et l’évolution de planètes rocheuses comme la nôtre. Ainsi, pour avoir une perspective globale sur Vénus tout en restant au-dessus de son atmosphère infernale, la mission VERITAS (Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy) de la NASA devrait être lancée d’ici une décennie pour étudier la surface de la planète depuis l’orbite et découvrir des preuves. . À propos de sa nature intérieure.
Pour jeter les bases de la mission, les membres internationaux Vérité, honnêteté L’équipe scientifique s’est rendue en Islande pour une expédition de deux semaines en août afin d’utiliser l’île volcanique comme substitut ou analogue de Vénus. Les emplacements sur notre planète sont souvent utilisés comme analogies avec d’autres planètes, notamment pour aider à mettre en place des technologies et des technologies destinées à des environnements peu attractifs.
« L’Islande est un pays volcanique situé au sommet d’un panache chaud. Vénus est une planète volcanique et possède de nombreuses preuves géologiques de panaches actifs », a déclaré Susan Smrekar, chercheuse scientifique principale au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud et chercheuse principale au sein du Jet Propulsion Laboratory de la NASA. Veritas. « Cela fait de l’Islande un excellent endroit pour étudier Vénus sur Terre, aidant ainsi l’équipe scientifique à se préparer pour Vénus. »
La mission Veritas s’appuiera sur un radar avancé à synthèse d’ouverture pour créer des cartes globales 3D et une spectroscopie proche infrarouge afin de distinguer les principaux types de roches à la surface de Vénus. Mais pour mieux comprendre ce que le radar du vaisseau spatial verra sur la planète, l’équipe scientifique de Veritas devra comparer les observations radar du terrain islandais depuis les airs avec les mesures prises au sol.
Au cours de la première moitié de la campagne, l’équipe scientifique de Veritas a étudié les gisements volcaniques d’Askja et Champ de lave d’Holohraun Dans les hautes terres islandaises, zone active caractérisée par de petits rochers et de jeunes coulées de lave. En seconde période, ils se sont rendus à l’activité volcanique Région de Fagradalsfjall Sur la péninsule de Reykjanes, au sud-ouest de l’Islande. Le paysage aride et rocheux ressemble à la surface de Vénus, qui aurait été rajeunie par des volcans actifs.
Dix-neuf scientifiques des États-Unis, d’Allemagne, d’Italie et d’Islande ont campé et travaillé de longues heures pour étudier la rugosité de la surface et d’autres propriétés des roches dans ces régions, ainsi que pour collecter des échantillons de laboratoire. Pendant ce temps, des vols dirigés par le Centre aérospatial allemand (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, ou DLR) collectaient des données radar d’en haut.
Les membres de l’équipe scientifique VERITAS descendent une falaise sur une nouvelle roche formée par une récente coulée de lave lors de leur expédition sur le terrain en Islande début août. L’équipe a utilisé le paysage volcanique comme analogue de Vénus pour tester les techniques et la technologie radar. Source de l’image : NASA/JPL-Caltech
« L’équipe scientifique dirigée par le JPL travaillait sur le terrain pendant que nos partenaires du Centre aérospatial allemand survolaient les lieux pour collecter des images radar aériennes des sites que nous étudiions », a déclaré Daniel Nunes, scientifique adjoint du projet Veritas au JPL et responsable de l’Islande. planification de campagne. « La luminosité radar d’une surface est liée aux propriétés de cette surface, notamment sa texture, sa rugosité et sa teneur en eau. Nous avons collecté des informations sur le terrain pour vérifier les données radar que nous utiliserons pour informer la science sur ce que VERITAS fera sur Vénus. «
Alors qu’il pilotait un avion Dornier 228-212 du Centre aérospatial allemand (DLR) à une altitude d’environ 20 000 pieds (6 000 m) au-dessus du sol, un radar à synthèse d’ouverture en bande S (ondes radio d’une longueur d’onde d’environ 12 centimètres, ou 4,7 pouces) collectés) et la plage X (environ 3 centimètres (ou 1,2 pouces)) des données. La longueur d’onde plus courte des données en bande X – la fréquence radio utilisée par VERITAS – permet l’utilisation d’une antenne plus compacte que la bande S, utilisée par la mission Magellan de la NASA pour cartographier la quasi-totalité de la surface de Vénus au début des années 1990.
En observant la surface dans les deux chaînes d’Islande, l’équipe scientifique améliorera les algorithmes informatiques qui aideront Veritas à déterminer les changements de surface sur Vénus survenus depuis la mission Magellan. La détection des changements survenus au cours des 40 dernières années leur permettra d’identifier les principales zones d’activité géologique (telles que les volcans actifs) sur Vénus.
Les membres de l’équipe scientifique internationale VERITAS se préparent à imager des roches en Islande avec LIDAR (Light Detection and Ranging). Les mesures LiDAR de terrains rocheux peuvent fournir des informations sur le matériau. Source de l’image : NASA/JPL-Caltech
L’objectif principal de la campagne était également de créer une bibliothèque de modèles d’autant de tissus volcaniques de surface en Islande que possible afin de mieux comprendre l’éventail des modèles d’éruption sur Vénus. Une équipe de terrain du Centre aérospatial allemand (DLR) a également collecté des informations sur la composition à l’aide d’une caméra simulant l’instrument Venus Emission Mapper (VEM) que le DLR est en train de construire pour VERITAS. Ces données soutiendront la bibliothèque spectrale en cours de construction au Laboratoire de spectroscopie planétaire de Berlin.
« Les diverses caractéristiques et caractéristiques de la surface observées sur Vénus sont liées aux processus volcaniques, qui sont liés à l’intérieur de Vénus », a déclaré Smrekar. « Ces données seront précieuses pour VERITAS pour nous aider à mieux comprendre Vénus. Elles aideront également la mission EnVision de l’ESA, qui étudiera la surface de Vénus à l’aide d’un radar en bande S, ainsi que la communauté dans son ensemble qui souhaite comprendre les observations radar des planètes volcaniques. surfaces. »
Mais Nunes a déclaré que la valeur de la campagne islandaise de deux semaines allait au-delà de la science, offrant une opportunité de consolidation d’équipe qui trouvera un écho dans les années à venir. « C’était une belle dynamique », a-t-il ajouté. « Nous avons travaillé dur et nous nous sommes entraidés, qu’il s’agisse d’emprunter du matériel, de nous rendre sur les sites d’étude ou d’acheter des fournitures, tout le monde s’est mobilisé pour y parvenir.
À l’aide d’un scanner lidar monté sur un trépied, l’équipe scientifique a créé cette image qui met en évidence la texture rocheuse de nouvelles roches formées à partir d’une récente coulée de lave près du volcan Litli-Hrútur en Islande. Ceci sera utilisé pour comparer avec les images radar aéroportées de la même zone. Source : NASA/JPL-Caltech
En savoir plus sur la mission
La mission VERITAS et la mission 2021 Deep Venus Atmospheric Investigation of Noble Gases, Chemistry, and Imaging (DAVINCI) de la NASA dans le cadre du programme d’exploration de la NASA ont été sélectionnées comme les deux prochaines missions de l’agence vers Vénus. Les partenaires de VERITAS comprennent Lockheed Martin Space, l’Agence spatiale italienne, le DLR et le Centre national d’études spatiales en France. Le programme Discovery est géré par le bureau du programme des missions planétaires du Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, en Alabama, pour la division des sciences planétaires de la direction des missions scientifiques de la NASA à Washington.
