La récente explosion d’un binaire à rayons X connu sous le nom de Swift J1858 a surpris les astronomes
Utilisant les télescopes les plus puissants sur Terre et dans l’espace, Une équipe d’astronomes a détecté pour la première fois des vents chauds, chauds et froids soufflant d’une étoile à neutrons alors qu’elle absorbe la matière d’une étoile proche.. Cette découverte donne un nouvel aperçu du comportement de certaines des choses les plus extrêmes de l’univers.
Les binaires à rayons X de faible masse (LMXB) sont des systèmes qui contiennent soit une étoile à neutrons, soit un trou noir.. Ils sont alimentés par un matériau qui s’est séparé d’une étoile proche, un processus connu sous le nom d’accrétion. La plupart de l’accumulation se produit lors d’éruptions violentes où les systèmes sont illuminés de façon spectaculaire. Dans le même temps, une partie de la matière ascendante est poussée dans l’espace sous la forme de vents et de jets de disques. Les signes les plus courants de matériaux émergeant d’objets astronomiques sont associés à des gaz « chauds ». Jusqu’à présent, cependant, des vents de gaz « chauds » ou « froids » ont été observés dans des binaires de rayons X transitoires.
Dans ce nouveau étudeUne équipe de chercheurs de onze pays dirigée par l’Université de Southampton, Il a étudié une autre explosion binaire à rayons X connue sous le nom de Swift J1858. Ils ont utilisé une gamme de télescopes, dont le télescope spatial Hubble (HST) de l’Agence spatiale européenne, le satellite XMM Newton de l’Agence spatiale européenne, le Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire européen austral et le Gran Telescopio Canarias (GTC).
Les résultats sont publiés dans la revue natureils sont venus Des signaux continus de vents chauds aux longueurs d’onde ultraviolettes se produisent en même temps que des signaux de vents froids aux longueurs d’onde optiques. C’est la première fois que des vents provenant d’un tel système sont observés dans différentes bandes du spectre électromagnétique.
28-07-2021 De brefs éclairs de rayons X correspondant à la réflexion des fusées éclairantes de l’autre côté du disque, et courbés autour du trou noir en raison du fort champ gravitationnel. (Dan Wilkins)
Auteur principal, l’astronome Noel Castro Segura, De l’Université de Southampton, il a déclaré : « Les éruptions volcaniques comme celle-ci sont rares, et chacune est unique. Elles sont généralement très obscurcies par la poussière interstellaire, ce qui les rend vraiment difficiles à observer. Swift J1858 était spécial, car bien qu’il soit situé de l’autre côté de notre galaxie, son opacité était suffisamment petite pour permettre une étude complète à plusieurs longueurs d’onde. » Un seul autre système, le système de trou noir à rayons X, V404 Cyg, a montré des propriétés similaires. « Notre tentative de réaliser la même expérience sur ce système a échoué, car l’éruption volcanique s’est terminée avant que nous puissions obtenir des télescopes terrestres et spatiaux pour la surveiller simultanément », a déclaré le co-auteur Hernandez Santistiban de l’Université de St Andrews. .
Swift J1858 est un événement de rayons X transitoire récemment découvert qui montre un contraste extrême à travers le spectre électromagnétique, présentant une opportunité unique. « Tous les astronomes sur le terrain étaient tellement excités que nous avons combiné nos efforts pour couvrir toute la gamme, De la radio aux rayons X en utilisant les observatoires les plus modernes sur Terre et dans l’espace », a poursuivi Castro Segura.
coauteur Natalie DeGeneres de l’Université d’Amsterdam, il a ajouté: « Les étoiles à neutrons ont une immense force gravitationnelle qui leur permet d’avaler le gaz d’autres étoiles. Cependant, les cannibales stellaires sont des mangeurs chaotiques, et une grande partie du gaz que les étoiles à neutrons attirent vers eux n’est pas consommée, mais à la place est éjecté dans l’espace à grande vitesse. Ce comportement a un impact significatif à la fois sur l’étoile à neutrons elle-même et sur son environnement immédiat. Dans cet article, nous rapportons une nouvelle découverte qui fournit des informations clés sur les habitudes alimentaires chaotiques des monstres cosmiques à biscuits.
Un amas d’étoiles dans lequel des millions de soleils explosent (NASA).
« Cette fois, nous avons eu de la chance cosmique de notre côté, en pouvant coordonner dix télescopes et les pointer vers J1858., pendant toute la durée de sa pleine activité. Cela nous permet d’obtenir plus d’informations, car nous pouvons utiliser différentes techniques à différentes longueurs d’onde, a déclaré le Dr Hernández Santistiban. DeGeneres a ajouté: « Concevoir une campagne d’observation ambitieuse, construite sur les meilleurs télescopes sur Terre et dans l’espace, a été un défi majeur. Ainsi, C’est très excitant que tout ce travail ait porté ses fruits et nous ait permis de faire une belle découverte qui n’aurait pas été possible autrement.« .
En plus de détecter différents types de vents, L’équipe a pu étudier l’évolution temporelle du gaz sortant. Ils ont constaté que les vents chauds n’étaient pas affectés par les différences extrêmes de luminosité du système. L’absence d’une telle réponse était auparavant une prédiction théorique incertaine basée sur des simulations complexes. « Dans cette enquête, nous combinons les capacités uniques du HST avec les meilleurs télescopes au sol, tels que le VLT et le GTC, pour obtenir une image complète de la dynamique des gaz du système, du proche infrarouge à l’ultraviolet. Cela nous a permis pour révéler pour la première fois la vraie nature de ces puissants afflux », a déclaré le Dr Castro Segura.
« Les nouvelles informations fournies par nos résultats sont essentielles pour comprendre comment ces organismes interagissent avec leur environnement. En déversant de l’énergie et de la matière dans la galaxie, ils contribuent à la formation de nouvelles générations d’étoiles et à l’évolution de la galaxie elle-même. » L’étude a été financée par des subventions d’agences telles que le Conseil des installations scientifiques et technologiques (STFC) et la NASA, entre autres.
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La Royal Society Career Development Fellowship sera ouverte aux candidatures de scientifiques d’origine noire – un groupe largement sous-représenté dans le milieu universitaire britannique – en novembre prochain dans le but de lancer leur carrière de chercheur.
Jusqu’à cinq bourses seront offertes Attribué la première année Pour les candidats exceptionnels qui ont terminé ou ont récemment terminé un doctorat. Les gagnants recevront un financement de quatre ans (jusqu’à 690 000 £) pour des recherches motivées par la curiosité, soit dans une université britannique, soit dans un organisme de recherche à but non lucratif. Le programme offrira également des opportunités de mentorat et de formation avec les membres de la Royal Society et les réseaux professionnels.
Le projet pilote intervient après qu’un rapport « inquiétant » commandé par la Royal Society of Chemistry montre qu’il n’y a pas eu de réelle amélioration de la représentation noire dans la chimie universitaire au cours des 10 dernières années, avec une perte significative de chimistes noirs après avoir obtenu leurs premiers diplômes.
La sous-représentation apparaît à tous les niveaux du monde universitaire, ce qui souligne la nécessité d’intervenir pour lutter contre le décrochage scolaire, en particulier depuis les cycles supérieurs jusqu’aux premiers stades postdoctoraux. Les données de l’Autorité des statistiques de l’enseignement supérieur (HES) pour 2022 montrent que 4 % des étudiants en STEM au niveau du doctorat étaient issus de milieux noirs, et ce chiffre tombe à 2,5 % parmi le personnel universitaire, une proportion qui diminue encore davantage dans les postes de direction. Les Noirs représentent 4 % de la population britannique.
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Les capteurs de rayons X et de transition de SSRL révèlent des informations sur les diamants de taille nanométrique cachés sous la couche de silice. Les électrons irradiés s’échappent de la surface du nanodiamant, traversent la silice et sont collectés sous forme de signaux. Plus le revêtement est épais, moins les électrons atteignent la surface. Comprendre la chimie des couches de silice aidera les chercheurs à améliorer les coques de silice et à expérimenter d’autres matériaux comme revêtements, élargissant ainsi les applications des nanodiamants dans l’informatique quantique et le biomarquage. Crédit : Greg Stewart/Laboratoire national des accélérateurs du SLAC
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Les capteurs de rayons X et de transition de SSRL révèlent des informations sur les diamants de taille nanométrique cachés sous la couche de silice. Les électrons irradiés s’échappent de la surface du nanodiamant, traversent la silice et sont collectés sous forme de signaux. Plus le revêtement est épais, moins les électrons atteignent la surface. Comprendre la chimie des couches de silice aidera les chercheurs à améliorer les coques de silice et à expérimenter d’autres matériaux comme revêtements, élargissant ainsi les applications des nanodiamants dans l’informatique quantique et le biomarquage. Crédit : Greg Stewart/Laboratoire national des accélérateurs du SLAC
Revêtir un objet rare – de minuscules éclats de diamant – avec le sable, l’ingrédient principal, peut sembler inhabituel, mais le résultat final s’avère avoir un certain nombre d’applications précieuses. Le problème est que personne ne sait avec certitude quel est le lien entre les deux substances.
Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université d’État de San Jose (SJSU) rapportent dans la revue ACS Au Nanoscience Les groupes chimiques d’alcool à la surface du diamant sont responsables des coquilles de silice avantageusement uniformes, un résultat qui pourrait les aider à créer de meilleurs nanodiamants recouverts de silice, de minuscules outils avec des applications allant du biomarquage des cellules cancéreuses à la détection quantique.
L’équipe a révélé le mécanisme de liaison grâce aux puissants rayons X générés par la source de lumière à rayonnement synchrotron de Stanford (SSRL) du laboratoire national des accélérateurs SLAC du ministère de l’Énergie.
« Maintenant que nous connaissons ces détails plus fins – comment fonctionne la liaison plutôt que de simplement deviner – nous pouvons mieux explorer de nouveaux systèmes hybrides de diamants », déclare Abraham Woollcott, chercheur principal de l’étude et professeur au SJSU.
Une grande partie du travail de Woolcott concerne les nanodiamants, qui sont des diamants synthétiques qui se décomposent en morceaux si petits qu’il en faudrait 40 000 pour couvrir la largeur d’un seul cheveu humain. En théorie, les nanodiamants ont des réseaux de carbone parfaits, mais parfois un atome d’azote s’y infiltre et remplace l’atome de carbone à côté de l’atome de carbone manquant. Techniquement, c’est un défaut, mais il est utile, car le défaut réagit aux champs magnétiques, aux champs électriques et à la lumière, le tout à température ambiante, ce qui signifie que les nanodiamants ont de nombreuses applications.
Ils peuvent être utilisés comme qubits, unité de base d’un ordinateur quantique. Frappez-le avec une lumière verte et il brille en rouge afin que les biologistes puissent le mettre dans des cellules vivantes et le suivre à mesure qu’il se déplace. Mais les scientifiques ne peuvent pas facilement programmer les nanodiamants pour qu’ils aillent où ils veulent, car les bords des diamants sont pointus et peuvent briser les membranes cellulaires.
Le recouvrir de silice résout les deux problèmes. La silice forme une croûte lisse et uniforme qui recouvre les arêtes vives. Cela crée également une surface modifiable, que les scientifiques peuvent décorer avec des étiquettes pour diriger des molécules vers des cellules spécifiques, telles que des cellules cancéreuses ou des neurones. « Le diamant en coquille de silice devient un système contrôlable », a déclaré Woolcott.
Mais les scientifiques ont été en désaccord pendant un certain temps sur la façon dont cette coquille s’est formée, a déclaré Wolcott. Son équipe a montré que l’hydroxyde d’ammonium combiné à l’éthanol, des produits chimiques généralement inclus dans le processus de revêtement, produisent de nombreux groupes alcool à la surface du nanodiamant, et ces alcools facilitent la croissance de la coque.
« Personne n’a été capable de l’expliquer depuis plus de 10 ans, mais nous avons pu extraire cette information », a déclaré Woolcott.
Après avoir étudié les particules à l’aide de microscopes électroniques à transmission à la fonderie moléculaire du laboratoire national Lawrence Berkeley du ministère de l’Énergie, les chercheurs ont projeté des rayons X SSRL sur les nanodiamants pour explorer les surfaces cachées sous la couche de silice.
Le capteur de transition de SSRL, un thermomètre ultra-sensible qui collecte les changements de température et les convertit en énergies de rayons X, a révélé les groupes chimiques présents à la surface des nanodiamants.
En utilisant une deuxième technique – la spectroscopie d’absorption des rayons X (XAS) – l’équipe a généré des électrons en mouvement à la surface du nanodiamant, puis les a capturés alors qu’ils traversaient la coque de silice et s’échappaient. Plus le revêtement est épais, moins les électrons atteignent la surface. Les signaux étaient un petit ruban à mesurer, indiquant l’épaisseur de la couche de silice à l’échelle nanométrique.
« XAS est puissant car vous pouvez détecter quelque chose de submergé ou caché, comme un diamant sous une coquille de silice », a déclaré Woolcott. « Les gens n’ont jamais fait cela avec des nanodiamants auparavant, donc en plus de découvrir le mécanisme de liaison, nous avons également montré que le XAS est utile aux scientifiques des matériaux et aux chimistes. »
À l’avenir, Woolcott, connu pour offrir des opportunités de recherche pratique, souhaite que les étudiants travaillent sur le revêtement des nanodiamants avec d’autres matériaux. Par exemple, le titane, le zinc et d’autres oxydes métalliques peuvent ouvrir de nouveaux horizons dans les applications de détection quantitative et de biomarquage.
« Les nanodiamants sont des micro-outils étonnants avec des applications immédiates », a déclaré Karen Lopez, Ph.D., professeur de génie biomédical. étudiant à l’Université de Californie à Irvine, qui, comme les autres auteurs du SJSU, a travaillé sur l’étude en tant qu’étudiant de premier cycle. « Maintenant que nous comprenons comment se forme la croûte de silice, nous pouvons commencer à l’améliorer et à l’étendre à d’autres types de matériaux. »
Plus d’information:
Birla J. Sandoval et al., Diamants quantiques sur la plage : aperçus chimiques de la croissance de la silice sur les nanodiamants à l’aide de la caractérisation et de la simulation multimodales, ACS Au Nanoscience (2023). DOI : 10.1021/acsnanoscienceau.3c00033
Un léger « pont » de gaz relie deux galaxies en collision dans une nouvelle image prise par le télescope spatial Hubble.
Le système Arp 107 comprend une paire de galaxies en train de fusionner. Elle est située à environ 465 millions d’années-lumière de nous AtterrirLe duo galactique est relié par un faible flux de poussière et de gaz.
HubbleIl s’agit d’une mission conjointe dirigée par la NASA et Agence spatiale européenne, capturez cette nouvelle vue d’Arp 107 à l’aide de la caméra Advanced Surveys. La plus grande galaxie, capturée à gauche de l’image, présente un grand bras en spirale qui s’incurve autour du noyau de la galaxie. Ce monde cosmique est connu sous le nom de Galaxie Seyfert et abrite un noyau galactique actif.
à propos de: Les meilleures photos du télescope spatial Hubble jamais vues !
« Les galaxies de Seyfert sont remarquables car, malgré l’énorme luminosité du noyau actif, le rayonnement de la galaxie entière peut être observé », ont déclaré les responsables de l’ESA dans leur rapport. un permis. « Cela est clairement visible sur cette image, où les spirales de la galaxie entière peuvent être facilement vues. »
Les noyaux galactiques actifs présentent une lueur intense associée à la chute de matière dans la galaxie massive Le trou noir Au centre de la galaxie. En fait, le rayonnement émis par un noyau galactique actif peut éclipser la lumière combinée de toutes les étoiles de sa galaxie hôte.
Le bras spiral brillant de la galaxie est parsemé de bourgeons brillants étoilesles naissances d’étoiles sont alimentées par la source abondante de matière extraite du plus petit compagnon galaxievisible en bas à droite de l’image.
La plus petite galaxie semble avoir un noyau brillant, mais des bras spiraux relativement faibles à mesure qu’elle est absorbée par la plus grande galaxie. Flux de matériaux de connexion Fusionner les galaxies Il pend délicatement sous la paire sur la nouvelle image de Hubble, publiée par l’Agence spatiale européenne le 18 septembre.
Arp 107 appartient à un groupe de galaxies connu sous le nom d’Atlas des galaxies exotiques, compilé en 1966 par Halton Arp. La nouvelle image de Hubble a été prise dans le cadre d’une initiative plus large visant à observer les membres peu étudiés du catalogue Arp.
« Une partie de l’objectif du programme de surveillance était de fournir au public des images de ces monuments époustouflants et difficiles à identifier. GalaxiesL’Agence spatiale européenne a déclaré dans le communiqué.