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Des messagers astronomiques ressemblant à des fantômes révèlent une nouvelle vision de la Voie lactée

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Des messagers astronomiques ressemblant à des fantômes révèlent une nouvelle vision de la Voie lactée

Composition d’artiste de la Voie lactée vue avec une lentille à neutrinos (bleue). Crédit : IceCube Collaboration / US National Science Foundation (Lily Le & Shawn Johnson) / ESO (S. Brunier)

Pour la première fois, l’Observatoire de neutrinos IceCube a créé une image de[{ » attribute= » »>Milky Way using neutrinos—minuscule, elusive particles of the cosmos. This revolutionary data comes from an international collaboration of over 350 scientists and is backed by the National Science Foundation and fourteen additional countries. The groundbreaking observatory is located at the South Pole and employs over 5,000 light sensors to detect high-energy neutrinos that originate from both our galaxy and beyond.

Our Milky Way galaxy is an awe-inspiring feature of the night sky, viewable with the naked eye as a horizon-to-horizon hazy band of stars. Now, for the first time, the IceCube Neutrino Observatory has produced an image of the Milky Way using neutrinos—tiny, ghostlike astronomical messengers. In an article published on June 30 in the journal Science, the IceCube Collaboration, an international group of over 350 scientists, presents evidence of high-energy neutrino emission from the Milky Way.

The high-energy neutrinos, with energies millions to billions of times higher than those produced by the fusion reactions that power stars, were detected by the IceCube Neutrino Observatory, a gigaton detector operating at the Amundsen-Scott South Pole Station. It was built and is operated with National Science Foundation (NSF) funding and additional support from the fourteen countries that host institutional members of the IceCube Collaboration.

Milky Way in Neutrinos

The neutrino view (blue sky map) in front of an artist’s impression of the Milky Way. Credit: IceCube Collaboration/Science Communication Lab for CRC 1491

This one-of-a-kind detector encompasses a cubic kilometer of deep Antarctic ice instrumented with over 5,000 light sensors. IceCube searches for signs of high-energy neutrinos originating from our galaxy and beyond, out to the farthest reaches of the universe.

“What’s intriguing is that, unlike the case for light of any wavelength, in neutrinos, the universe outshines the nearby sources in our own galaxy,” says Francis Halzen, a professor of physics at the University of Wisconsin–Madison and principal investigator of IceCube.

“As is so often the case, significant breakthroughs in science are enabled by advances in technology,” says Denise Caldwell, director of NSF’s Physics Division. “The capabilities provided by the highly sensitive IceCube detector, coupled with new data analysis tools, have given us an entirely new view of our galaxy—one that had only been hinted at before. As these capabilities continue to be refined, we can look forward to watching this picture emerge with ever-increasing resolution, potentially revealing hidden features of our galaxy never before seen by humanity.”

IceCube Lab Under Starry Sky

A view of the IceCube Lab with a starry night sky showing the Milky Way and green auroras. Credit: Yuya Makino, IceCube/NSF

Interactions between cosmic rays–high-energy protons and heavier nuclei, also produced in our galaxy–and galactic gas and dust inevitably produce both gamma rays and neutrinos. Given the observation of gamma rays from the galactic plane, the Milky Way was expected to be a source of high-energy neutrinos.

“A neutrino counterpart has now been measured, thus confirming what we know about our galaxy and cosmic ray sources,” says Steve Sclafani, a physics PhD student at Drexel University, IceCube member, and co-lead analyzer.

The search focused on the southern sky, where the bulk of neutrino emission from the galactic plane is expected near the center of our galaxy. However, until now, the background of muons and neutrinos produced by cosmic-ray interactions with the Earth’s atmosphere posed significant challenges.

Francis Halzen

Francis Halzen, IceCube PI and professor at UW–Madison. Credit: EL PAIS/BERNARDO PÉREZ

To overcome them, IceCube collaborators at Drexel University developed analyses that select for “cascade” events, or neutrino interactions in the ice that result in roughly spherical showers of light. Because the deposited energy from cascade events starts within the instrumented volume, contamination of atmospheric muons and neutrinos is reduced. Ultimately, the higher purity of the cascade events gave a better sensitivity to astrophysical neutrinos from the southern sky.

However, the final breakthrough came from the implementation of machine learning methods, developed by IceCube collaborators at TU Dortmund University, which improve the identification of cascades produced by neutrinos as well as their direction and energy reconstruction. The observation of neutrinos from the Milky Way is a hallmark of the emerging critical value that machine learning provides in data analysis and event reconstruction in IceCube.

“The improved methods allowed us to retain over an order of magnitude more neutrino events with better angular reconstruction, resulting in an analysis that is three times more sensitive than the previous search,” says IceCube member, TU Dortmund physics PhD student, and co-lead analyzer Mirco Hünnefeld.

The dataset used in the study included 60,000 neutrinos spanning 10 years of IceCube data, 30 times as many events as the selection used in a previous analysis of the galactic plane using cascade events. These neutrinos were compared to previously published prediction maps of locations in the sky where the galaxy was expected to shine in neutrinos.

The maps included one made from extrapolating Fermi Large Area Telescope gamma-ray observations of the Milky Way and two alternative maps identified as KRA-gamma by the group of theorists who produced them.

“This long-awaited detection of cosmic ray-interactions in the galaxy is also a wonderful example of what can be achieved when modern methods of knowledge discovery in machine learning are consistently applied,” says Wolfgang Rhode, professor of physics at TU Dortmund University, IceCube member, and Hünnefeld’s advisor.

The power of machine learning offers great future potential, bringing other observations closer within reach.

“The strong evidence for the Milky Way as a source of high-energy neutrinos has survived rigorous tests by the collaboration,” says Ignacio Taboada, a professor of physics at the Georgia Institute of Technology and IceCube spokesperson. “Now the next step is to identify specific sources within the galaxy.”

These and other questions will be addressed in planned follow-up analyses by IceCube.

“Observing our own galaxy for the first time using particles instead of light is a huge step,” says Naoko Kurahashi Neilson, professor of physics at Drexel University, IceCube member, and Sclafani’s advisor. “As neutrino astronomy evolves, we will get a new lens with which to observe the universe.”

Reference: “Observation of high-energy neutrinos from the Galactic plane” by IceCube Collaboration, 29 June 2023, Science.
DOI: 10.1126/science.adc9818

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enfin! Les astronautes peuvent désormais boire leur propre urine lors d’une sortie dans l’espace, grâce à un nouvel appareil intelligent

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enfin!  Les astronautes peuvent désormais boire leur propre urine lors d’une sortie dans l’espace, grâce à un nouvel appareil intelligent

Sortir de la Station spatiale internationale (ISS) est déjà un véritable défi sans avoir à se soucier des appels de la nature à mi-chemin d’une sortie dans l’espace. Aujourd’hui, les scientifiques affirment avoir mis au point une nouvelle façon de capturer l’urine des astronautes et de la recycler en eau potable en quelques secondes. minutes.

Pendant des années, lors de sorties dans l’espace autour de la Station spatiale internationale, les astronautes se soulageaient en utilisant des couches jetables à l’intérieur de leurs combinaisons spatiales, connues sous le nom de Des vêtements avec une absorption maximale (MAG). Ces vêtements, conçus pour la première fois en Début des années 1980Il collecte et stocke l’urine, permettant ainsi aux astronautes de « partir » en mouvement. Mais comme les sorties dans l’espace peuvent parfois prendre jusqu’à huit heures, les appareils MAG peuvent mettre les astronautes physiquement mal à l’aise. Risque d’irritation et d’infection cutanée.

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Une nouvelle proposition changerait cela

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Une nouvelle proposition changerait cela

Droit d’auteur : Unsplash/CC0 Domaine public

Les planétologues proposent une nouvelle définition d’une planète pour remplacer celle que de nombreux chercheurs considèrent comme héliocentrique et dépassée. La définition actuelle — élaborée en 2006 par l’Union astronomique internationale (IAU), l’organisation qui donne des noms officiels aux objets dans l’espace — précise que pour qu’un corps céleste soit classé comme planète, il doit orbiter autour du soleil dans notre système solaire. .

Mais les scientifiques savent que les corps célestes en orbite autour d’étoiles en dehors de notre système solaire sont assez courants, et un article de journal paraîtra prochainement. Journal des sciences planétaires Cette proposition appelle à une nouvelle définition de la planète qui ne la limite pas aux frontières de notre système solaire. La proposition introduit également des critères quantitatifs pour clarifier davantage la définition d’une planète. Le document de recherche est actuellement en cours de publication. disponible Sur le arksif Serveur de préimpression.

Jean-Luc Margot, auteur principal de l’article et professeur de sciences de la Terre, des planètes et de l’espace, de physique et d’astronomie à l’Université de Californie à Los Angeles, présentera la nouvelle définition proposée lors de l’Assemblée générale de l’AIU en août 2024.

Selon la définition actuelle, une planète est un corps céleste qui orbite autour du Soleil et qui a une masse suffisamment grande pour le forcer à prendre une forme sphérique, éliminant ainsi les autres corps proches de son orbite autour du Soleil.

« La définition actuelle mentionne spécifiquement les planètes en orbite autour de notre soleil. Nous savons maintenant qu’il existe des milliers de planètes, mais la définition de l’AIU ne s’applique qu’aux planètes de notre système solaire », a déclaré Margot. « Nous proposons une nouvelle définition qui peut être appliquée aux corps célestes en orbite autour de n’importe quelle étoile, reste stellaire ou naine brune. »

Les auteurs affirment que même si l’exigence selon laquelle une planète doit orbiter autour du Soleil est très spécifique, les autres critères de la définition de l’AIU sont trop vagues. Par exemple, la définition dit que la planète « a diminué son orbite » sans préciser ce que cela signifie. La nouvelle définition proposée contient des critères mesurables qui peuvent être appliqués pour identifier les planètes à l’intérieur et à l’extérieur de notre système solaire.

Dans la nouvelle définition, une planète est un corps céleste :

  • Il orbite autour d’une ou plusieurs étoiles, naines brunes ou restes stellaires.
  • Supérieur à 1023 kg et
  • Masse minimale de 13 masses de Jupiter (2,5 x 10)28 kg).

Margot et ses collègues Brett Gladman de l’Université de la Colombie-Britannique et Tony Yang, étudiant au lycée Chaparral de Temecula, en Californie, ont exécuté un algorithme mathématique sur les propriétés des objets de notre système solaire pour voir quels objets se regroupent. L’analyse a révélé des ensembles de caractéristiques distinctes partagées par les planètes de notre système solaire qui peuvent être utilisées comme point de départ pour créer une classification des planètes en général.

Par exemple, si un objet a suffisamment de gravité pour se frayer un chemin en collectant ou en éjectant des objets plus petits à proximité, on dit qu’il est dynamiquement dominant.

« Toutes les planètes de notre système solaire sont dynamiquement dominantes, mais d’autres objets, y compris les planètes naines comme Pluton, qui n’est pas une vraie planète, et les astéroïdes, ne le sont pas. Cette propriété pourrait donc être incluse dans la définition d’une planète », a déclaré Margot. dit.

La condition de dominance dynamique fournit une limite inférieure à la masse. Mais les planètes potentielles pourraient également être trop grandes pour correspondre à la nouvelle définition. Par exemple, certaines planètes gazeuses sont si massives qu’une fusion thermonucléaire du deutérium se produit, et l’objet devient une sous-étoile appelée naine brune et n’est donc pas une planète. Cette limite a été déterminée comme étant la masse de 13 Jupiters ou plus.

D’un autre côté, l’exigence actuelle selon laquelle les planètes doivent être sphériques pose un problème plus important. Les planètes lointaines peuvent rarement être observées avec suffisamment de détails pour déterminer leur forme avec certitude. Les auteurs affirment que l’exigence de forme est si difficile à mettre en œuvre qu’elle est pratiquement inutile à des fins d’identification, même si les planètes sont généralement rondes.

« Le fait d’avoir des définitions liées à la quantité la plus mesurable – la masse – élimine le débat sur la question de savoir si un objet particulier répond au critère », explique Gladman. « C’est une faiblesse de la définition actuelle. »

La bonne nouvelle est que dans le système solaire, il existe des corps célestes de plus de 1021 Il semble que le poids corporel de 10 kg soit rond. Tous les objets répondent donc à la masse minimale proposée de 10 kg23 Le kilogramme devrait être sphérique.

Même si tout changement formel dans la définition d’une planète par l’AIU se produira probablement d’ici quelques années, Margot et ses collègues espèrent que leurs travaux serviront de point de départ à une conversation qui mènera à une définition améliorée.

Plus d’information:
Jean-Luc Margot et al., Critères quantitatifs d’identification des planètes, Journal des sciences planétaires (2024). DOI : 10.3847/PSJ/ad55f3. sur arksif: arxiv.org/abs/2407.07590

Fourni par l’Université de Californie, Los Angeles


la citationLa définition scientifique d’une planète dit qu’elle devrait orbiter autour de notre soleil : une nouvelle proposition changerait cela (11 juillet 2024) Extrait le 11 juillet 2024 de https://phys.org/news/2024-07-scientific-definition-planet- orbite-soleil.html

Ce document est soumis au droit d’auteur. Nonobstant toute utilisation équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie de celui-ci ne peut être reproduite sans autorisation écrite. Le contenu est fourni à titre informatif uniquement.

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Les astronomes découvrent des dizaines d’étoiles binaires naines blanches à doubles rayures

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Les astronomes découvrent des dizaines d’étoiles binaires naines blanches à doubles rayures

Détection DWD efficace à double ligne où les deux étoiles ont une contribution de flux similaire. Droits d’auteur : arksif (2024). DOI : 10.48550/arxiv.2407.02594

Une équipe internationale d’astronomes a annoncé la découverte de 34 rares systèmes binaires nain blancs double-linéaires utilisant le système d’imagerie spectroscopique à dispersion intermédiaire (ISIS) sur le télescope William Herschel (WHT). La découverte a été détaillée dans un document de recherche publié Sur le serveur de préimpression arksif.

Les astronomes souhaitent trouver et étudier les doubles naines blanches, car on pense que leur fusion produirait de nouvelles naines blanches avec des masses plus élevées. On suppose que certaines naines blanches de masse élevée situées à proximité du Soleil pourraient résulter de la fusion de naines blanches doubles.

À ce jour, la majorité des étoiles binaires, y compris les étoiles 2D, ont été détectées grâce aux décalages Doppler de leurs raies spectrales ; Par conséquent, ces systèmes sont appelés binaires spectroscopiques. Les observations montrent que dans certains binaires spectroscopiques, les raies spectrales des deux étoiles sont visibles, et ces raies sont alternativement doubles et simples. Ces systèmes sont connus sous le nom de diodes spectrales à double ligne (SB2).

Le nombre de systèmes nain blancs SB2 connus avec des paramètres de masse et d’orbite bien mesurés est encore relativement faible. La découverte de nouveaux objets de ce type pourrait être cruciale pour faire progresser nos connaissances sur les naines blanches doubles en général.

Un groupe d’astronomes dirigé par James Munday de l’Université de Warwick au Royaume-Uni a examiné 117 candidats binaires DWD à l’aide d’ISIS, dans l’espoir de confirmer leur nature SB2 DWD.

« Notre recherche de 117 candidats sélectionnés au hasard à partir d’un échantillon limité de 399 candidats a donné une efficacité de détection de 29 pour cent avec 34 systèmes montrant une signature bilinéaire », ont écrit les chercheurs dans leur article.

Les masses des DWD SB2 détectés vont de 0,85 à 1,55 masse solaire et leurs périodes orbitales vont de 0,4 à 13,5 jours. Tous ces systèmes sont situés à 580 années-lumière de la Terre, et le plus proche n’est qu’à 83 années-lumière.

Les observations ont montré que la masse du composant le plus chaud dans les binaires rapportés se situe entre 0,4 et 0,75 masse solaire avec une masse moyenne d’environ 0,53 masse solaire. Les compagnons les plus froids ont une masse moyenne d’environ 0,45 masse solaire.

Les auteurs de l’étude ont noté que les étoiles binaires les plus massives découvertes, connues sous le nom de WDJ181058.67+311940.94, dépassent la limite dite de Chandrasekhar – la masse maximale d’une étoile naine blanche stable, qui est généralement considérée comme étant d’environ 1,4 masse solaire.

Par conséquent, ce système, situé à environ 160 années-lumière, devrait être témoin d’une explosion de supernova de type I (Ia) dans un avenir proche, ou pourrait fusionner pour former une naine blanche supermassive. Cependant, une surveillance plus poussée de ce système est nécessaire afin de fournir des estimations temporelles de son sort.

Plus d’information:
James Munday et al., Première enquête DBL : découverte de 34 étoiles binaires naines blanches à double ligne, arksif (2024). DOI : 10.48550/arxiv.2407.02594

Informations sur les magazines :
arksif


© 2024 Web de la science

la citation: Les astronomes découvrent des dizaines d’étoiles binaires naines blanches à double ligne (11 juillet 2024) Récupéré le 11 juillet 2024 sur https://phys.org/news/2024-07-astronomers-dozens-lined-white-dwarf.html

Ce document est soumis au droit d’auteur. Nonobstant toute utilisation équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie de celui-ci ne peut être reproduite sans autorisation écrite. Le contenu est fourni à titre informatif uniquement.

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