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Des endroits les plus froids aux endroits les plus froids de l’univers

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Des endroits les plus froids aux endroits les plus froids de l’univers

L’univers visible est plein de températures extrêmes.

Centaurus A est l’exemple le plus proche d’une galaxie active de la Terre, avec ses jets à haute énergie générés par l’accélération électromagnétique autour du trou noir central. La taille de ses jets est beaucoup plus petite que les jets observés par Chandra autour de l’image A, qui sont eux-mêmes beaucoup plus petits que les jets trouvés dans les amas de galaxies massifs. Cette image, à elle seule, montre des températures allant de ~10 K à plusieurs millions de K.

crédit: Radiographie : NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al Radio : NSF/VLA/Univ. De Hertfordshire / M. Hardcastle et al. Optique : ESO/VLT/ISAAC/M.Rejkuba et al.

C’est vrai : le passé était plus chaud et l’avenir sera plus froid.

agrandissement de l'espace

L’histoire visible de l’univers en expansion comprend l’état chaud et dense connu sous le nom de Big Bang et la croissance et la formation subséquentes de la structure. L’ensemble complet de données, y compris les observations d’éléments légers et le fond diffus cosmologique, ne laisse que le Big Bang comme explication valable pour tout ce que nous voyons. Au fur et à mesure que l’univers se dilate, il se refroidit également, permettant la formation d’ions, d’atomes neutres et, éventuellement, de molécules, de nuages ​​de gaz, d’étoiles et enfin de galaxies. Dès le début, les conditions de température les plus élevées jamais atteintes ont été atteintes; Dans un avenir lointain, tout finira par se calmer vers le zéro absolu.

crédit: NASA/CXC/M. Weiss

Mais aujourd’hui encore, les extrêmes chauds et froids sont omniprésents.

Un trou noir supermassif quasar actif

Cette illustration d’un quasar bruyant intégré dans une galaxie en formation d’étoiles donne un aperçu de ce à quoi pourraient ressembler les radiogalaxies géantes. Au centre d’une galaxie active avec un trou noir supermassif, des jets sont émis qui entrent en collision avec le halo de la plus grande galaxie, énergisant le gaz et le plasma et provoquant des émissions radio sous forme de jets proches du trou noir, puis de panaches et/ ou des lobes plus éloignés. Les trous noirs supermassifs et stellaires ont des preuves irréfutables à l’appui de leur existence, mais les trous noirs supermassifs peuvent chauffer la matière aux températures les plus élevées jamais enregistrées, accélérant les particules bien au-delà du seuil GZK déterminé par la physique des particules.

crédit: ESA/C.Caro

Les environnements les plus chauds se trouvent autour des accélérateurs naturels de particules : les trous noirs supermassifs.

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Alcyonée

Les caractéristiques radio montrées ici mettent en évidence, en orange, la radiogalaxie géante Alcyoneus, ainsi que le trou noir central et ses jets et lobes à chaque extrémité. Cette caractéristique est la plus grande de l’univers à correspondre à une seule galaxie et fait d’Alcyoneus la plus grande galaxie connue de l’univers à l’heure actuelle. Bien que seules les caractéristiques radio et infrarouges soient présentées ici, elles rayonnent également dans la partie à haute énergie du spectre.

crédit: MSSL Oei et al., Astronomie et Astrophysique, 2022

Lorsqu’elles sont actives, ses particules accélératrices atteignent un maximum d’environ 1020 énergies eV, ce qui signifie ~1024 températures K.

rayons cosmiques

Ces graphiques montrent le spectre des rayons cosmiques en fonction de l’énergie de l’Observatoire Pierre Auger. Vous pouvez clairement voir que la fonction est plus ou moins lisse jusqu’à une énergie de ~5 x 10^19 eV, correspondant à la coupure GZK. Au-dessus de cela, les particules sont toujours présentes, mais elles sont moins abondantes, probablement en raison de leur nature de noyaux atomiques plus lourds. On pense généralement que les trous noirs actifs et supermassifs sont les générateurs de ces rayons cosmiques de plus haute énergie, qui peuvent correspondre à des températures allant jusqu’à 10 ^ 22-10 ^ 24 K.

crédit: Collaboration de Pierre Auger, Phys. Rév. Litt, 2020

Les intérieurs d’une étoile à neutrons viennent ensuite, alors que le plasma quark-gluon culmine à T ~ 101 2 K

L'intérieur d'une étoile à neutrons

Pourtant, une naine blanche, une étoile à neutrons ou même une étoile à quark exotique sont toutes constituées de fermions. La pression de la désintégration de Pauli aide à soulever le reste stellaire contre l’effondrement gravitationnel, empêchant la formation du trou noir. Dans les étoiles à neutrons les plus massives, on pense qu’il existe une forme exotique de matière, un plasma quark-gluon, avec des températures atteignant environ 1 billion (10 ^ 12) Kelvin.

crédit: NASA/CXC/M. Weiss

Les centres des étoiles massives atteignent 108-dix9 K, nécessaire à l’incorporation des éléments lourds.

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étoile géante

Lorsque le Soleil deviendra une géante rouge, il deviendra similaire à l’intérieur d’Arcturus. Scorpius est plus une étoile géante, et elle est beaucoup plus grande que notre soleil (ou n’importe quelle étoile semblable au soleil) ne le deviendra jamais. Bien que les géantes rouges produisent beaucoup plus d’énergie que notre Soleil, elles sont beaucoup plus froides et rayonnent à une température plus basse sur leurs surfaces. A l’intérieur de son noyau, où s’effectue la fusion du carbone et des éléments plus lourds, les températures peuvent dépasser plusieurs centaines de millions de Kelvin.

crédit: Sakurambo/SkateBiker sur Wikipedia anglais

le Nuages ​​de gaz/plasma les plus chauds jusqu’à plusieurs millions de degrés.

La plus grande cavité blastique à rayons X d'ophiuchus

Les preuves de la plus grande explosion jamais vue dans l’univers proviennent de l’ensemble de données de rayons X de Chandra et XMM-Newton. L’éruption volcanique est causée par un trou noir situé dans la galaxie centrale de l’amas, qui a craché des jets et creusé une grande cavité dans le gaz chaud environnant. Les chercheurs estiment que cette explosion a libéré cinq fois plus d’énergie que le détenteur du record précédent et des centaines de milliers de fois plus qu’un amas de galaxies typique. Le gaz émis par les rayons X peut atteindre des températures allant de millions à ~100 millions de K.

crédit: Rayons X : Chandra : NASA/CXC/NRL/S. Giacintucci et al., XMM-Newton : ESA/XMM-Newton ; Radio : NCRA/TIFR/GMRT ; IR : 2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF

Les surfaces des étoiles à neutrons et de la naine blanche interne sont légèrement plus froides : sur 105-dix6 K

Le champ magnétique d'une étoile à neutrons

Cette simulation informatique d’une étoile à neutrons montre que des particules chargées sont déplacées par les champs électriques et magnétiques extrêmement puissants de l’étoile à neutrons. L’étoile à neutrons la plus rapide que nous ayons jamais détectée est un pulsar qui tourne 766 fois par seconde : plus rapide que notre propre Soleil si nous le réduisions à la taille d’une étoile à neutrons. Indépendamment de leur vitesse de rotation, les étoiles à neutrons peuvent être les objets physiques les plus denses que la nature puisse créer sans progresser vers la formation d’une singularité, et elles ont généralement des températures de surface de plusieurs centaines de milliers de degrés.

crédit: Centre de vol spatial Goddard de la NASA

Après cela, les planètes intérieures géantes et les naines blanches font surface entre 8 000 et 50 000 K.

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Nébuleuse planétaire

Lorsque notre Soleil manquera de carburant, il deviendra une géante rouge, suivie d’une nébuleuse planétaire avec une naine blanche au centre. La nébuleuse de l’œil de chat est un exemple visuellement époustouflant de ce destin potentiel, car la forme complexe, stratifiée et asymétrique de cette nébuleuse particulière suggère la présence d’un compagnon binaire. Au centre, une jeune naine blanche se réchauffe en se contractant, atteignant des températures de plusieurs dizaines de milliers de kelvins plus chaudes que la surface de la géante rouge qui l’a engendrée. Les enveloppes extérieures de gaz se composent principalement d’hydrogène, qui est renvoyé dans le milieu interstellaire à la fin de la vie d’une étoile semblable au soleil.

crédit: Nordic Optical Telescope et Romano Corradi (Isaac Newton Telescope Collection, Espagne)

Les surfaces stellaires sont comparativement plus froides : 2700 K et plus.

Cette illustration montre certaines des plus grandes étoiles de l’univers, ainsi que les orbites de Saturne (ellipse brune) et de Neptune (ellipse bleue) à des fins de comparaison. Les étoiles, de gauche à droite, sont la plus grande géante bleue, la grande géante jaune, la géante orange, puis les deux plus grandes étoiles de toutes : la géante rouge UY Scuti et Stephenson 2-18. Les plus grandes étoiles ont un diamètre d’environ 2 000 fois celui de notre Soleil, mais les températures à la surface de ces étoiles vont de quelques milliers de Kelvin seulement aux étoiles Wolf-Rayet, avec des températures allant jusqu’à 200 000 Kelvins.

crédit: SkyFlubbler/Wikimedia Commons

Les naines brunes et les planètes chaudes atteignent ~500-2000+ K.

La plus grande planète

Cette exoplanète chaude de Jupiter sera beaucoup plus faible du côté nuit que du côté jour, car les vents transporteront des substances volatiles qui s’évaporent et s’ionisent pendant la journée, à mesure qu’elles se condensent, forment des nuages ​​et accélèrent la nuit. Le côté jour de Jupiter chaud peut atteindre des températures supérieures à 2 000 K, tandis que le côté nuit peut être beaucoup plus frais, avec des températures bien inférieures à 1 000 K.

crédit: Medialab ESA/ATG

Les corps planétaires vont de milliers à des dizaines de degrés, déterminés par leurs distances orbitales.

mondes du système solaire

En termes de taille, les mondes des géantes gazeuses sont nettement plus grands que n’importe laquelle des planètes telluriques. En termes de température, la distance à l’étoile mère est le facteur dominant pour la température d’une planète tant qu’elle ne produit pas trop de sa propre chaleur interne. Dans notre système solaire, un objet semblable à Pluton réside à environ 40 K, tandis que Vénus est la planète la plus chaude à 700+ K.

crédit: CactiStaccingCrane / Wikimedia Commons

Dans l’espace interstellaire, les températures ne varient que de 10 à 30 K.

Etoiles de la Nébuleuse de l'Aigle

La nébuleuse de l’Aigle, célèbre pour sa formation continue d’étoiles, contient un grand nombre de globules de Bock ou nébuleuses sombres, qui ne se sont pas encore évaporées et travaillent à s’effondrer et à former de nouvelles étoiles avant de disparaître complètement. Ces endroits froids et sombres de l’espace, surtout lorsqu’aucune formation d’étoiles n’a lieu à l’intérieur, peuvent souvent atteindre des températures de 10 à 30 K, ce qui en fait l’un des endroits les plus froids de la galaxie.

crédit: ESA/Hubble et NASA

L’espace intergalactique profond est à 2,725 K : il n’est chauffé que par le CMB.

température de l'univers

À tout moment de notre histoire cosmique, tout observateur fera l’expérience d’un « bain » régulier de rayonnement multidirectionnel qui remonte au Big Bang. Aujourd’hui, de notre point de vue, il n’est qu’à 2,725 K au-dessus du zéro absolu, et est donc observé comme un fond d’onde cosmique, culminant aux fréquences micro-ondes. À de grandes distances cosmiques, lorsque nous regardons en arrière dans le temps, cette température était plus chaude en fonction du décalage vers le rouge de l’objet distant observé. Au cours de la nouvelle année, la température de rayonnement du CMB chute d’environ 0,2 nanokelvin et, dans plusieurs milliards d’années, elle deviendra si rouge qu’elle aura des fréquences radio plutôt que des micro-ondes.

crédit: Terre : NASA/BlueEarth ; Voie lactée : ESO/S. Brunner. CMB : NASA/WMAP

Mais les gaz en expansion rapide atteignent les températures naturelles les plus froides.

Nébuleuse planétaire

La nébuleuse de l’Œuf, telle qu’elle est imagée ici par Hubble, est une nébuleuse préplanétaire, dont les couches externes n’ont pas encore été chauffées à des températures suffisantes par l’étoile centrale qui se rétrécit. Bien que similaire à bien des égards à la nébuleuse du Boomerang, elle est à une température beaucoup plus élevée en ce moment, bien qu’elle puisse se refroidir davantage à mesure que ses couches externes de gaz se dilatent au cours des prochains milliers d’années.

crédit: NASA et Hubble Legacy Team (STScI/AURA), Hubble Space Telescope/ACS

Les nébuleuses préplanétaires, telles que la nébuleuse du Boomerang, atteignent des températures de 0,5 à 1,0 K.

L'endroit le plus froid de l'univers

Carte de température à code couleur de la nébuleuse du Boomerang et des zones environnantes. Les régions bleues, qui sont plus étendues, sont les plus froides et les températures les plus basses, et certains endroits autour de la nébuleuse du Boomerang se situent entre 0,5 et 1,0 K : les températures naturelles les plus froides jamais enregistrées.

crédit: Télescope ESO/NTT ; R. Sahai (JPL) / L. Neiman (ESO)

Aujourd’hui, seules les expériences de laboratoire permettent d’obtenir des conditions plus froides.

Accion admx expérience

Cette image montre le détecteur ADMX extrait de l’appareil environnant, ce qui crée un grand champ magnétique pour induire des conversions de photons axiales. Le brouillard est causé par l’entrée réfrigérée en interaction avec l’air chaud et humide. Les expériences en laboratoire peuvent atteindre des températures de ~ nanokelvin ou même de picokelvin : bien plus froides que tout ce que l’on trouve dans l’univers normal.

crédit: Rakshya Khatiwada, Université de Washington

Mostly Mute Monday raconte une histoire astronomique avec des images et des visuels et pas plus de 200 mots. taciturne; souris plus.

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Rapport : Stratégies, priorités de recherche et défis auxquels est confrontée l'exploration spatiale au-delà de l'orbite terrestre basse

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Rapport : Stratégies, priorités de recherche et défis auxquels est confrontée l'exploration spatiale au-delà de l'orbite terrestre basse

Stratégies, priorités de recherche et défis liés à l'exploration spatiale au-delà de l'orbite terrestre basse – NASA

Le groupe de travail sur l'instrumentation et la science au-delà de l'orbite terrestre basse (LEO) (BLISS-SWG) a été créé en décembre 2020 pour fournir au programme de biologie spatiale de la NASA la contribution soutenue d'un groupe d'experts en la matière de la communauté des biosciences spatiales.

Le groupe de travail scientifique fournit son expertise à la NASA pour développer des priorités de recherche et des outils d'exploration au-delà de l'orbite terrestre basse.

Un bref résumé du rapport annuel du groupe de travail scientifique BLISS a été récemment publié et est maintenant disponible Disponible au public en ligne Dans le Journal de la gravité et de la recherche spatiale.

Ce rapport couvre l'accent récemment mis par la NASA sur l'exploration humaine de la Lune et, éventuellement, de Mars. Cela nécessitera de déplacer l’orientation de la recherche en biosciences du LEO vers des plateformes au-delà du LEO. Des questions fondamentales de recherche demeurent sur la manière dont les humains peuvent vivre dans l’espace lointain.

Opérer au-delà de l’orbite terrestre basse nécessitera un changement dans le développement technologique et la nécessité de développer des expériences indépendantes, en particulier à court terme. Sept domaines prioritaires et questions de recherche pertinentes ont été identifiés pour la recherche au-delà de l'orbite terrestre au cours des deux à cinq prochaines années.

Ce premier rapport annuel résume les organismes expérimentaux appropriés et les besoins en matière de développement technologique pour la recherche visant à répondre à ces questions.

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Astrobiologie et biologie spatiale

Membre de l'Explorers Club, ancien directeur de charge utile/astrobiologiste de la Station spatiale américaine, ExoTeams, journaliste, Violator Climber, Synesthète, Na'Vi-Jedi-Freman-Buddhist-mix, ASL, vétéran de l'île Devon et du camp de base de l'Everest, (il/Il) 🖖 🏻

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BepiColombo détecte la fuite d'oxygène et de carbone dans la magnétosphère de Vénus

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BepiColombo détecte la fuite d'oxygène et de carbone dans la magnétosphère de Vénus

Une visite éphémère de l'Agence spatiale européenne et de la mission BepiColombo de la JAXA sur Vénus a révélé des informations surprenantes sur la manière dont les gaz sont extraits des couches supérieures de l'atmosphère de la planète.

Des découvertes dans une région jusqu'alors inexplorée de l'environnement magnétique de Vénus montrent que le carbone et l'oxygène accélèrent à des vitesses qui leur permettent d'échapper à la gravité de la planète. Les résultats ont été publiés aujourd'hui dans la revue Nature Astronomy.

« C'est la première fois que des ions carbone chargés positivement sont observés s'échappant de l'atmosphère de Vénus », a déclaré Lina Hadid, chercheuse au Centre national de recherche scientifique du Laboratoire de physique des plasmas (LPP) et auteur principal de l'étude. « Ce sont des ions lourds et ils se déplacent généralement lentement. » « Nous essayons donc toujours de comprendre les mécanismes qui jouent un rôle dans ce phénomène. Il peut s'agir de « vents » électrostatiques qui l'éloignent de la planète, ou il pourrait être accéléré par des processus centrifuges. »

Contrairement à la Terre, Vénus ne génère pas de champ magnétique intrinsèque en son noyau. Cependant, une faible « magnétosphère induite » en forme de comète est créée autour de la planète par l’interaction de particules chargées émises par le Soleil (le vent solaire) avec des particules chargées électriquement dans la haute atmosphère de Vénus. Autour de la zone magnétique se trouve une zone appelée « magnétosphère » où le vent solaire est ralenti et réchauffé.

Le 10 août 2021, BepiColombo est passé près de Vénus pour ralentir et ajuster sa trajectoire vers sa destination finale, Mercure. Le vaisseau spatial a plongé sur la longue queue de la magnétosphère de Vénus et a émergé à travers l'avant des régions magnétiques les plus proches du Soleil. Pendant 90 minutes d'observations, les instruments de BepiColombo ont mesuré le nombre et la masse des particules chargées rencontrées, capturant des informations sur les processus chimiques et physiques qui conduisent à la fuite atmosphérique du côté de la magnétosphère.

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Au début de son histoire, Vénus présentait de nombreuses similitudes avec la Terre, notamment de grandes quantités d’eau liquide. Les interactions avec le vent solaire ont éliminé l’eau, laissant une atmosphère composée principalement de dioxyde de carbone et de plus petites quantités d’azote et d’autres espèces traces. Des missions précédentes, notamment l'orbiteur Pioneer Venus de la NASA et Venus Express de l'Agence spatiale européenne, ont réalisé des études détaillées sur le type et la quantité de particules chargées et de particules perdues dans l'espace. Cependant, les trajectoires orbitales des missions ont laissé certaines régions autour de Vénus inexplorées et de nombreuses questions restent sans réponse.

Les données de l'étude ont été acquises par un analyseur de spectromètre de masse (MSA) et un analyseur d'ions mercure (MIA) de BepiColombo lors du deuxième survol de Vénus par le vaisseau spatial. Les deux capteurs font partie de l’ensemble d’instruments Mercury Plasma Particle Experiment (MPPE), transporté par Mio, l’orbiteur magnétosphérique à mercure dirigé par l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale.

« Décrire la perte d'ions lourds et comprendre les mécanismes de fuite sur Vénus est crucial pour comprendre comment l'atmosphère de la planète a évolué et comment elle a perdu toute son eau », a déclaré Dominique Delcourt, chercheur au LPP et chercheur principal de l'instrument MSA.

Les outils de modélisation de la météo spatiale SPIDER d'Europlanet ont permis aux chercheurs de suivre la façon dont les particules se propagent dans la magnétosphère de Vénus.

Nicolas André, de l'Institut de recherche en astrophysique et physique planétaire (IRAP) et chef de l'équipe de recherche, a déclaré : « Ce résultat montre les résultats uniques qui peuvent résulter de mesures effectuées lors d'un survol planétaire, où le vaisseau spatial peut se déplacer à travers des régions. qui ne sont généralement pas accessibles. » Par des vaisseaux spatiaux en orbite autour de lui. Du service Spider.

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Une flotte de vaisseaux spatiaux explorera Vénus au cours de la prochaine décennie, notamment la mission Envision de l'Agence spatiale européenne, l'orbiteur VERITAS et la sonde DAVINCI de la NASA, ainsi que la sonde indienne Shukrayaan. Ensemble, ces vaisseaux spatiaux fourniront une image complète de l'environnement de Vénus, de la magnétosphère à la surface et à l'intérieur en passant par l'atmosphère.

« Les derniers résultats indiquent que l'échappement atmosphérique de Vénus ne peut pas expliquer entièrement la perte de sa teneur historique en eau. Cette étude est une étape importante dans la découverte de la vérité sur l'évolution historique de l'atmosphère de Vénus, et les missions à venir contribueront à combler de nombreuses lacunes,  » a ajouté le co-auteur Moa. Persson de l'Institut suédois de physique spatiale.

/Publication générale. Ce matériel provenant de l'organisation/des auteurs d'origine peut être de nature chronologique et est édité pour des raisons de clarté, de style et de longueur. Mirage.News ne prend pas de position ni de parti d'entreprise, et toutes les opinions, positions et conclusions exprimées ici sont uniquement celles du ou des auteurs. Voir en intégralité ici.

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L’étude a révélé que les Néandertaliens organisaient leur espace de vie de manière ordonnée, tout comme les humains.

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L’étude a révélé que les Néandertaliens organisaient leur espace de vie de manière ordonnée, tout comme les humains.

NéandertalLoin d'être primitifs, ils organisaient leurs espaces de vie à la manière des espaces modernes. Humains Faites-le, révèle une nouvelle étude.

Les chercheurs analysent les artefacts et les caractéristiques trouvés sur le site Reparo Bomberini, dans le nord-ouest Italie Des modèles communs d’établissement ont été trouvés parmi les populations.

Ils ont dessiné une carte de répartition Outils de pierreDes os d'animaux, de l'ocre et des coquillages se trouvent à la surface de deux couches du site lorsque les deux groupes y vivaient.

Les scientifiques peuvent modéliser les caractéristiques spatiales du site et identifier les modèles d’utilisation de l’espace par ces anciens humains et les activités qu’ils y menaient.

L’analyse a permis de dresser un tableau complet des similitudes et des différences de comportement entre ces populations anciennes.

Les chercheurs ont découvert que les Néandertaliens et les Homo sapiens faisaient preuve d’une utilisation structurée de l’espace, organisant leurs espaces de vie en zones d’activité distinctes de haute et de faible intensité.

Cela suggère que ces populations anciennes possédaient une capacité cognitive similaire en matière d’organisation spatiale.

Les deux groupes ont également montré des tendances similaires en matière d'occupation de l'espace, telles que l'installation fréquente de foyers internes au site ainsi qu'une fosse à déchets continue sur les deux niveaux.

À l’instar des humains modernes, les Néandertaliens semblent également avoir planifié leur occupation des espaces en fonction de la durée pendant laquelle ils prévoyaient d’y rester, des types d’activités qu’ils espéraient y mener et du nombre de personnes avec lesquelles ils partageaient l’espace.

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Les scientifiques ont également constaté des différences dans la manière dont les deux groupes utilisaient le site.

Par exemple, il y avait moins de collections d’objets dans les strates néandertaliennes.

Alors que les humains alternaient entre une utilisation du site à court et à long terme, les Néandertaliens semblent l’avoir utilisé par intermittence.

Dans l’ensemble, les résultats révèlent que les deux groupes avaient une « logique de base » quant à la façon dont ils utilisaient leur espace, suggérant des « capacités cognitives similaires » à celles des humains modernes et des Néandertaliens.

« Comme Homo sapiens, les Néandertaliens organisaient leur espace de vie de manière ordonnée, en fonction des différentes tâches qui s'y déroulaient et en fonction de leurs besoins. C'est une autre étude qui suggère que les Néandertaliens étaient plus 'humains' », a déclaré Amélie Valerand, co- auteur de l’étude de l’Université de Montréal au Canada. qu’on ne le pense généralement.

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