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De nouvelles recherches pourraient contribuer à faire progresser la technologie de stockage d’énergie propre

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De nouvelles recherches pourraient contribuer à faire progresser la technologie de stockage d’énergie propre

Depuis de nombreuses années, les scientifiques sont fascinés par le phénomène mystérieux connu sous le nom de fuite d’hydrogène, qui recèle un grand potentiel pour transformer le domaine de l’énergie propre.

Essentiellement, les fuites d’hydrogène se produisent lorsque de petites nanoparticules métalliques sont liées à un oxyde thermiquement stable, tel que la silice, qui constitue une classe majeure de catalyseurs. Alors que la réaction catalytique a généralement lieu sur un métal réactif et terni, dans certains catalyseurs, des équivalents d’un atome d’hydrogène s’échappent littéralement du métal dans l’oxyde, formant ce que les scientifiques appellent une « étendue d’hydrogène ».

Cependant, il a été décrit pour la première fois en 1964 et n’a pas fait beaucoup de progrès. Alors que les chercheurs sont capables d’identifier les fuites d’hydrogène depuis près de 60 ans, personne n’a été capable de les mesurer et de décrire le mécanisme à l’origine du phénomène – jusqu’à présent.

Dans le cadre d’une avancée récente, une équipe de recherche dirigée par Penn State a découvert comment et pourquoi les fuites d’hydrogène se produisent et a fourni la première mesure quantitative du processus. Ces travaux ouvrent la porte à une meilleure compréhension et au développement de l’activation et du stockage de l’hydrogène.

Le stockage conventionnel de l’hydrogène nécessite de grandes quantités d’énergie pour maintenir l’hydrogène à l’état liquide. Aujourd’hui, les chercheurs ont développé un système unique d’or sur Titania, capable de cliver de manière efficace et réversible les molécules d’hydrogène en atomes d’hydrogène – le processus nécessaire pour induire la diffusion de l’hydrogène – à des températures plus élevées. Ce processus nécessite beaucoup moins d’énergie que le stockage conventionnel de l’hydrogène.

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Selon les chercheurs, les systèmes de diffusion d’hydrogène fonctionnent en divisant l’hydrogène gazeux en équivalents d’atomes d’hydrogène – un proton et un électron, mais dans un ordre différent de leur disposition habituelle. Lorsque les protons adhèrent à la surface du matériau, les électrons pénètrent dans la bande de conduction proche de la surface de l’oxyde semi-conducteur. Les chercheurs espèrent profiter de ce système pour tester des applications chimiques avancées, telles que la conversion d’atomes en carburants propres et le stockage de l’hydrogène.

Ce diagramme montre comment des atomes équivalents de type hydrogène se diffusent sur le métal et absorbent l’oxyde de titane. Crédit : Soumis par Burt Chandler

La recherche a révélé que l’entropie joue un rôle crucial dans le déplacement des atomes d’un métal vers un substrat, permettant ainsi une compréhension plus précise de ce phénomène.

Les chercheurs pensaient auparavant que les équivalents d’un atome d’hydrogène étaient fermement liés à la couche de nanoparticules et nécessitaient une énergie thermique beaucoup plus élevée pour rompre ces liaisons et produire davantage d’étirements. Cependant, la plupart des systèmes facilitant la diffusion de l’hydrogène ont tendance à être complexes, car les implications peuvent sembler varier en fonction de la force de liaison des nanoparticules et du substrat d’oxyde semi-conducteur. Cette liaison visqueuse cache la véritable adsorption et la raison pour laquelle elle se propage : l’énergie thermique ou l’entropie.

« Nous avons eu beaucoup de chance avec notre choix de système, que nous avons choisi parce que nous étions vraiment intéressés par la façon dont l’or agirait comme catalyseur. » Le professeur Bert Chandler de Penn State a déclaré : l’expliquer Les chercheurs précédents ont pu mesurer avec précision la quantité adsorbée, car la faible adsorption de l’oxyde masquait la quantité de flux provenant du métal. « Nous n’avons pas inventé une nouvelle chimie ; Nous venons de collecter les données. Il nous a fallu six ans de mesures et de remesures – lorsqu’on fait une affirmation extraordinaire, il vaut mieux avoir des preuves exceptionnelles – mais nous avons comblé cette lacune dans notre compréhension : l’entropie provoque la diffusion de l’hydrogène.

Les chercheurs envisagent désormais d’étudier les types de matériaux qui pourraient mieux faciliter le stockage de l’hydrogène. Selon Chandler, ces travaux constituent une étape vers le développement d’énergies propres et un exemple frappant du fonctionnement du processus scientifique.

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Référence du journal :

  1. Akbar Mahdavi Chakib, Todd N. Whitaker, Tae Young Yeon, KP Sravhan Kumar, Lauren C. Riche, Xinghuang Wang, Robert M. Rio, Lars C. Grabow et Bert D. Chandler. Rôle de l’hydroxyle de surface dans l’adsorption induite par l’entropie et la diffusion de H sur les catalyseurs Au/TiO. Stimulation de la nature, 2023 ; Identification numérique : 10.1038/s41929-023-00996-3
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Des astronomes découvrent le plus grand trou noir de la Voie lactée : une étude

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Des astronomes découvrent le plus grand trou noir de la Voie lactée : une étude

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Un trou noir stellaire a été identifié dans la Voie Lactée.

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Un trou noir stellaire a été identifié dans la Voie Lactée.

Les astronomes ont identifié le plus grand trou noir stellaire jamais découvert dans la Voie lactée, avec une masse 33 fois supérieure à celle du Soleil, selon une étude publiée mardi.

Pasquale Panozzo, astronome au Centre national de la recherche scientifique de l'Observatoire de Paris, a expliqué à l'AFP que le trou noir, baptisé Gaia BH3, a été découvert « par hasard » à partir des données collectées par la mission Gaia de l'Agence spatiale européenne.

Gaia, dédiée à la cartographie de la Voie lactée, est située à 2 000 années-lumière de la Terre dans la constellation de l'Aquila.

Grâce à la capacité du télescope Gaia à localiser précisément les étoiles dans le ciel, les astronomes ont pu déterminer leurs orbites et mesurer la masse de l'étoile invisible qui l'accompagne, 33 fois la masse du Soleil.

D'autres observations effectuées à partir de télescopes sur Terre ont confirmé qu'il s'agissait d'un trou noir d'une masse bien supérieure à celle des trous noirs stellaires déjà découverts dans la Voie lactée.

Les astronomes ont découvert le trou noir stellaire le plus massif de notre galaxie, grâce au mouvement d'oscillation qu'il provoque sur une étoile compagne. Cette image d'artiste montre les orbites de l'étoile et du trou noir, appelé Gaia BH3, autour de leur centre de masse commun. Cette oscillation a été mesurée sur plusieurs années par la mission Gaia de l'Agence spatiale européenne. Des données supplémentaires provenant d'autres télescopes, notamment du Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral au Chili, ont confirmé que la masse de ce trou noir est 33 fois celle de notre Soleil. La composition chimique de l’étoile compagnon indique que le trou noir s’est formé après l’effondrement d’une étoile massive contenant très peu d’éléments lourds, ou métaux, comme le prédit la théorie. Crédit : ISO/L. Calada

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Les astronomes ont découvert le trou noir stellaire le plus massif de notre galaxie, grâce au mouvement d'oscillation qu'il provoque sur une étoile compagne. Cette image d'artiste montre les orbites de l'étoile et du trou noir, appelé Gaia BH3, autour de leur centre de masse commun. Cette oscillation a été mesurée sur plusieurs années par la mission Gaia de l'Agence spatiale européenne. Des données supplémentaires provenant d'autres télescopes, notamment du Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral au Chili, ont confirmé que la masse de ce trou noir est 33 fois celle de notre Soleil. La composition chimique de l’étoile compagnon indique que le trou noir s’est formé après l’effondrement d’une étoile massive contenant très peu d’éléments lourds, ou métaux, comme le prédit la théorie. Crédit : ISO/L. Calada

« Personne ne s'attendait à trouver un trou noir de grande masse à proximité, et il n'a pas encore été découvert. C'est le genre de découverte que l'on fait une fois dans sa vie de chercheur », a déclaré Panozzo dans un communiqué de presse.

Le trou noir stellaire a été découvert lorsque les scientifiques ont observé un mouvement « oscillatoire » sur l’étoile compagnon sur laquelle il tournait.

« Nous pouvons voir une étoile légèrement plus petite que le Soleil (environ 75 % de sa masse) et plus brillante, en orbite autour d'un compagnon invisible », a déclaré Panozzo.

Les trous noirs stellaires résultent de l’effondrement d’étoiles massives en fin de vie et sont plus petits que les trous noirs supermassifs, dont la composition est encore inconnue.

De telles géantes ont déjà été détectées dans des galaxies lointaines grâce aux ondes gravitationnelles.

« Mais jamais dans notre pays », a déclaré Panozzo.

BH3 est un trou noir « dormant », trop éloigné de son étoile compagne pour le dépouiller de sa matière, et n'émet donc aucun rayon X, ce qui le rend difficile à détecter.

Le télescope Gaia a identifié les deux premiers trous noirs inactifs (Gaia BH1 et Gaia BH2) de la Voie Lactée.

Gaia opère à moins de 1,5 million de kilomètres de la Terre au cours des 10 dernières années et a fourni en 2022 une carte 3D des positions et des mouvements de plus de 1,8 milliard d'étoiles.

Plus d'information:
La découverte d'un trou noir dormant d'une masse de 33 masses solaires dans la mesure astronomique pré-publiée de Gaia, Astronomie et astrophysique (2024). est ce que je: 10.1051/0004-6361/202449763

Informations sur les magazines :
Astronomie et astrophysique


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Une exoplanète radioactive découverte lors d'une « tempête de marée parfaite »

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Une exoplanète radioactive découverte lors d'une « tempête de marée parfaite »

Les forces de marée peuvent-elles provoquer un rayonnement de chaleur à la surface d’une exoplanète ? C'est ce qu'un Étude récente acceptable pour Revue astronomique Une équipe de chercheurs internationaux espère traiter les données collectées à partir d’instruments au sol pour confirmer l’existence d’une deuxième exoplanète résidant au sein du système exoplanétaire. HD 104067, tout en utilisant la mission Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA pour identifier également une exoplanète candidate supplémentaire. Ce qui est unique à propos de cette planète candidate, qui orbite plus profondément que les deux autres, est que les forces de marée émergeant des deux exoplanètes les plus externes font probablement rayonner la surface de la candidate avec une température de surface atteignant 2 300 degrés Celsius (4 200 degrés). Fahrenheit), que les chercheurs appellent la « tempête de marée parfaite ».

ici, L'univers aujourd'hui Discute de cette recherche fascinante avec Dr Stephen Kane, professeur d'astrophysique planétaire à l'Université de Californie à Riverside et auteur principal de l'étude, concernant les motivations derrière l'étude, les résultats importants, l'importance des aspects de « tempête de marée » et des recherches de suivi, ainsi que les implications de ce système pour l'étude d'autres systèmes exoplanétaires. Alors, quelle était la motivation derrière cette étude ?

« L'étoile (HD 104067) était connue pour abriter une planète géante sur une orbite de 55 jours, et j'ai une longue histoire d'obsession pour les systèmes connus », explique le Dr Kane. L'univers aujourd'hui. «Lorsque TESS a détecté une planète potentielle en transit de la taille de la Terre sur une orbite de 2,2 jours (TOI-6713.01), j'ai décidé d'examiner plus en détail le système. Nous avons collecté toutes les données du vaisseau spatial et avons découvert qu'il y avait une autre planète (de masse Uranus) en orbite. sur une orbite de 13 jours. Cela a donc commencé avec les données TESS, et le système est devenu plus intéressant à mesure que nous l'étudiions.

L'histoire du Dr Kane dans la recherche sur les exoplanètes comprend d'innombrables structures du système solaire, en particulier celles contenant des exoplanètes très excentriques, mais comprend également des travaux de suivi après confirmation de la présence d'exoplanètes dans le système. Plus récemment, il fut le deuxième auteur de Stade Discussion sur la structure révisée du système HD 134606, ainsi que sur la découverte de deux nouvelles super-Terres au sein de ce système également.

Dans cette dernière étude, le Dr Kane et ses collègues ont utilisé les données des instruments HARPS (High Resolution Radial Velocity Planet Search), du spectromètre Echelle haute résolution (HIRES) et de la mission TESS susmentionnée pour vérifier les propriétés et les paramètres des deux. L'étoile mère, HD 105067, et les exoplanètes correspondantes en orbite autour d'elle. Cependant, outre la découverte d’exoplanètes supplémentaires au sein du système, comme le mentionne le Dr Kane, quels sont les résultats les plus importants obtenus par cette étude ?

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dit le Dr Kane L'univers aujourd'hui« Le résultat le plus surprenant de notre travail a été que la dynamique du système lui a fait subir des effets de marée massifs sur une période de 2,2 jours, similaires à ceux subis par Io. Cependant, dans ce cas, TOI-6713.01 subit une énergie de marée de 10 millions. fois supérieur à Io, ce qui donne 2600K. [2,300 degrees Celsius (4,200 degrees Fahrenheit)] Température superficielle. Cela signifie que la planète brille réellement aux longueurs d’onde de la lumière.

La lune de Jupiter, Io, est le corps planétaire le plus volcaniquement actif du système solaire, qui est produit par le réchauffement des marées provoqué par l'immense gravité de Jupiter tout au long de l'orbite légèrement excentrique (allongée) de 1,77 jours d'Io. Cela signifie que Io s'approche de Jupiter à certains points et s'en éloigne à d'autres points, provoquant respectivement la compression et l'expansion d'Io. Pendant des millions d'années, cette friction constante à l'intérieur d'Io a réchauffé son noyau, donnant naissance aux centaines de volcans qui composent la surface d'Io, ainsi qu'à l'absence de cratères d'impact visibles. Comme le note le Dr Kane, cette nouvelle exoplanète candidate « connaît 10 millions de fois plus d’énergie de marée que Io », ce qui pourrait soulever des questions supplémentaires concernant son activité volcanique ou d’autres processus géologiques. Par conséquent, quelle est la signification des aspects « tempête de marée » du TOI-6713.01 ?

dit le Dr Kane L'univers aujourd'hui« La raison pour laquelle TOI-6713.01 est soumis à de fortes forces de marée est due à l'excentricité des deux planètes géantes extérieures, forçant également TOI-6713.01 à se placer sur une orbite excentrique. Ainsi, j'ai fait référence à la planète comme étant prise dans une pleine tempête de marée. .»

Le système HD 104067 avec deux exoplanètes géantes forçant le TOI-6713.01 le plus intérieur dans une « tempête de marée parfaite » rappelle un peu les trois premières lunes galiléennes de Jupiter, Io, Europe et Ganymède, en ce qui concerne leurs influences gravitationnelles les unes sur les autres tout au long de leur vie. orbites. . Cependant, il existe quelques différences, puisque l'immense gravité de Jupiter est la principale force à l'origine de l'activité volcanique de Io, et que les trois lunes sont situées dans ce que l'on appelle Résonance orbitaleCe qui signifie que les orbites sont proportionnelles les unes aux autres. Par exemple, pour quatre orbites d'Io, il y a deux orbites d'Europe et une orbite de Ganymède, ce qui rend leur résonance orbitale 4:2:1, ce qui amène chaque lune à exercer des influences gravitationnelles régulières l'une sur l'autre. Ainsi, bien que l’aspect tempête de marée sur TOI-6713.01 soit causé par l’excentricité des géantes extérieures, comment cela se compare-t-il à la relation entre Io, Europe et Ganymède ?

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« La résonance de Laplace des lunes de Galilée crée une configuration particulièrement forte, car l'alignement régulier des trois lunes intérieures force régulièrement Io sur une orbite excentrique », explique le Dr Kane à Universe Today. « Le système HD 104067 n'est pas en résonance mais l'est. toujours capable de produire une configuration énergétique.

Comme mentionné, TOI-6713.01 a été découvert à l'aide de la méthode de la vitesse radiale, également connue sous le nom de spectroscopie Doppler, ce qui signifie que les astronomes ont mesuré de minuscules changements dans le mouvement de l'étoile mère lorsqu'elle était légèrement entraînée par la planète pendant l'orbite de cette dernière. Ces changements subtils font vaciller l'étoile mère lorsque les deux objets s'attirent, et les astronomes utilisent des spectrographes pour détecter les changements dans cette oscillation lorsque l'étoile se rapproche et s'éloigne de nous pour trouver des exoplanètes. Cette méthode s'est avérée très efficace pour trouver des exoplanètes Cela représente environ 20 pour cent Sur le nombre total d'exoplanètes confirmées jusqu'à présent, et La première exoplanète en orbite autour d’une étoile comme la nôtre Il a également été découvert grâce à cette méthode. Cependant, malgré l’efficacité de la vitesse radiale, l’étude note que TOI-6713.01 « n’a pas encore été confirmé », alors quelles observations supplémentaires seraient nécessaires pour confirmer son existence ?

dit le Dr Caines L'univers aujourd'hui« La planète étant si petite, elle est difficile à détecter à partir des données de vitesse radiale. Cependant, le transit semble propre et nous avons exclu la possibilité d'une contamination stellaire supplémentaire, mais nous sommes tout à fait convaincus que la planète existe à ce stade. .»

Cette étude intervient alors que le nombre total de systèmes exoplanétaires s'élève à environ 4 200, avec un nombre d'exoplanètes confirmées supérieur à 5 600 et plus de 10 100 exoplanètes candidates également en attente de confirmation. Il a été constaté que ces structures de système diffèrent considérablement de notre système solaire, qui est constitué de planètes telluriques (rocheuses) les plus proches du Soleil et de géantes gazeuses situées sur des orbites beaucoup plus éloignées. Les exemples comprennent Jupiter chaud Cette orbite dangereusement proche de leur étoile mère, certains en quelques jours seulement, et d'autres systèmes Il comprend sept exoplanètes de la taille de la Terreet certains d'entre eux tournent à l'intérieur Zone habitable. Alors, que peut nous apprendre cette structure unique du système solaire sur les systèmes exoplanétaires en général, et que reflètent les autres systèmes exoplanétaires ?

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dit le Dr Kane L'univers aujourd'hui« Ce système est un excellent exemple des environnements extrêmes dans lesquels les planètes peuvent se trouver. Il y a eu plusieurs cas de planètes telluriques proches de leur étoile et chauffées par l'énergie de l'étoile, mais très peu de cas où l'énergie marémotrice fait fondre la planète. l'intérieur. »

La découverte potentielle d'une exoplanète en orbite dans une « tempête de marée parfaite » illustre une myriade de caractéristiques que présentent les exoplanètes et les systèmes exoplanétaires, tout en contrastant avec notre propre système solaire et ce que les astronomes en ont appris jusqu'à présent. S'il est confirmé, TOI-6713.01 continuera de façonner notre compréhension de la formation et de l'évolution des exoplanètes et des systèmes exoplanétaires, non seulement dans notre Voie lactée, mais également dans tout l'univers.

« L'univers est un endroit merveilleux ! » dit le Dr Kane L'univers aujourd'hui. « Ce qui est amusant dans ce projet en particulier, c'est que tout a commencé par « Hmm… ça pourrait être intéressant » et s'est ensuite transformé en quelque chose de bien plus fascinant que ce que j'aurais pu imaginer. Allez voir le spectacle, ne manquez jamais l'occasion de le faire ! poursuivez votre curiosité.

Comment cette exoplanète de tempête de marée nous apprendra-t-elle sur les exoplanètes et autres systèmes exoplanétaires dans les années et décennies à venir ? Seul le temps nous le dira, c'est pourquoi nous étudions !

Comme toujours, continuez à faire de la science et continuez à rechercher !

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Les astronomes présentent un nouveau modèle pour la formation de planètes « flottantes » récemment découvertes

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Les astronomes présentent un nouveau modèle pour la formation de planètes « flottantes » récemment découvertes

La découverte récente d’une nouvelle classe potentielle de planètes lointaines et mystérieuses « flottantes » a suscité l’intérêt des astronomes depuis que de nouvelles images époustouflantes prises par le télescope spatial James Webb ont été partagées à la fin de l’année dernière.

Ces planètes candidates, connues sous le nom d'objets binaires de masse Jupiter (JuMBO), semblent tourner autour les unes des autres car elles flottent librement dans l'espace, sans être attachées à aucune étoile, ce qui contredit les théories dominantes sur le fonctionnement des systèmes planétaires.

Aujourd'hui, une nouvelle étude révolutionnaire réalisée par une équipe d'astrophysiciens de l'UNLV et de l'Université de Stony Brook a été publiée le 19 avril dans la revue Astronomie naturelleIl fournit un modèle convaincant de la façon dont ces organismes massifs se sont formés.

L’équipe a utilisé des techniques avancées, connues sous le nom de simulations directes à N corps, pour explorer comment les interactions au sein d’amas d’étoiles denses pourraient éjecter des planètes géantes qui restent liées entre elles par la gravité lorsqu’elles dérivent à travers la galaxie. Cette recherche importante fournit un modèle sur la façon dont ces mystérieux binaires se forment, comblant ainsi une lacune critique dans notre compréhension de l’évolution planétaire.

« Nos simulations montrent que des rencontres stellaires rapprochées pourraient éjecter spontanément des paires de planètes géantes de leurs systèmes d'origine, les obligeant à orbiter l'une autour de l'autre dans l'espace », a déclaré l'auteur de l'étude Yihan Wang, chercheur postdoctoral au Centre d'astrophysique du Nevada à l'UNLV. « Ces résultats pourraient changer radicalement notre perception de la dynamique planétaire et de la diversité des systèmes planétaires de notre univers. »

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La recherche indique que de tels événements sont plus susceptibles de se produire au sein d’amas d’étoiles densément peuplés, ce qui suggère que les planètes binaires flottantes pourraient être plus courantes qu’on ne le pensait auparavant. Les propriétés de ces paires planétaires, telles que leur séparation et leur excentricité orbitale, fournissent de nouvelles informations sur les conditions environnementales violentes qui influencent la formation des planètes.

« Il présente les interactions stellaires dynamiques comme un facteur important dans le développement de systèmes planétaires inhabituels dans des environnements stellaires denses », a déclaré Rosalba Perna, co-auteur de l'étude et professeur de physique et d'astronomie à l'Université de Stony Brook.

Selon les chercheurs, ces nouveaux travaux élargissent nos connaissances sur la formation planétaire et ouvrent également la voie à de futures observations utilisant le télescope spatial James Webb (JWST), qui pourraient fournir davantage de preuves à l'appui des prédictions de l'équipe.

« Comprendre la formation d'objets massifs nous aide à remettre en question et à améliorer les théories dominantes sur la formation planétaire », a déclaré Zhaohuan Zhu, astrophysicien à l'UNLV et co-auteur de l'étude. « Les observations du télescope spatial James Webb peuvent nous aider à y parvenir, en fournissant de nouvelles informations avec chaque observation qui nous aideront à mieux formuler de nouvelles théories sur la formation des planètes géantes. »

À propos du papier

« Planètes binaires flottant librement suite à leur éjection lors de rencontres stellaires rapprochées», a été publié le 19 avril dans le magazine Astronomie naturelle.

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