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Dynamique de la picoseconde à la microseconde des matériaux irradiés aux rayons X à un taux de répétition des impulsions en mégahertz

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Dynamique de la picoseconde à la microseconde des matériaux irradiés aux rayons X à un taux de répétition des impulsions en mégahertz

Les simulations montrent que la densité de porteurs diminue rapidement au cours de la première nanoseconde (Figure 2 (à gauche)). Par la suite, le déclin ralentit, entraînant une relaxation beaucoup plus lente. En fait, même à la fin de la simulation à 1 µs, l’échantillon ne s’était pas détendu jusqu’à son état fondamental. Cela signifie que l’impulsion suivante pourrait conduire à une excitation légèrement plus forte et qu’un grand nombre d’impulsions successives pourrait entraîner des dommages cumulatifs sur l’échantillon. Ceci est confirmé par le deuxième tracé de la même figure (à droite) qui montre l’évolution des températures convectives (traits pleins) et atomiques (traits pointillés) au centre du point focal.

Comme le montre la figure 2 (à droite), l’équilibre thermodynamique entre les électrons et les ions s’établit rapidement, puisque le temps caractéristique de couplage électron-ion utilisé dans le modèle est d’environ 0,5 ps.17,30. Passé ce délai, les températures des électrons et des ions restent pratiquement constantes sur les périodes étudiées. Bien que la propagation des ondes porteuses et de l’énergie, en général, devrait conduire à de basses températures au centre du foyer, la recombinaison continue d’Auger influence également fortement la dynamique des porteurs, ce qui fait que les températures ne changent pas sensiblement à des intervalles de temps en nanosecondes. Ceci est dû au grand nombre de porteurs excités, qui se combinent constamment, augmentant ainsi la température des porteurs. Par conséquent, même une légère augmentation de la température se produit sur de longues périodes, selon le modèle actuel. La température atomique finale est d’environ 525 K et la densité finale des porteurs est d’environ \(1,2\fois 10^{24}\) M\(^{-3}\).

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L’échelle de temps correspondant à la densité de porteurs n Les changements sont beaucoup plus longs, car d’autres processus (beaucoup plus lents) déterminent le changement. Pour les paramètres de simulation sélectionnés (voir Tab. 1 dans Réf.17) et les conditions initiales, la recombinaison Auger (et non la propagation des porteurs) joue un rôle majeur dans la dynamique de la densité des porteurs. Son taux est proportionnel à \(n^3\) (Eq. 1, premier terme côté combat), ce qui conduit in fine à une densité de porteurs homogène dans la région centrale avec des n,Figure 3 (à gauche, en bas). La propagation du porteur est proportionnelle au coefficient de diffusion Docteur (Qui à son tour est proportionnelle à la température du porteur et dépend très faiblement de la densité du porteur, voir l’équation (10) de la réf.21) et au gradient de densité de porteurs (voir l’équation (9) de la réf.21). En conséquence, la distribution finale de la densité de porteurs dans le plan latéral, figure 3 (gauche et bas), forme un cercle plus grand que le cercle initial, avec une densité de porteurs presque homogène mais faible (deux ordres de grandeur inférieurs à la densité initiale). .

Concernant la température du support, Fig. 3 (à droite), flux de puissance W Il joue le rôle principal dans sa dynamique. W est proportionnel au gradient de température du support (voir l’équation (12) dans la réf.21), provoquant une propagation relativement rapide de l’énergie hors de la région centrale et au fil du temps \(t=1\) s, région chaude plus petite que la région initiale, figure 3 (à droite, en bas).

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Nous ne connaissons aucun résultat expérimental disponible pour une comparaison directe avec notre modèle. Cependant, les échelles de temps de relaxation des cibles obtenues dans notre modèle semblent similaires à celles du silicium dopé irradié par une impulsion laser femtoseconde.31. Des données expérimentales supplémentaires sont nécessaires pour confirmer l’exactitude du modèle. Les préparatifs des expériences en question sont en cours.

Dans l’exemple actuel d’implémentation du code NanoDiff, nous avons utilisé les conditions initiales estimées à l’aide de notre outil de simulation interne, XCASCADE. Pour obtenir des conditions initiales plus réalistes, nous prévoyons d’utiliser à l’avenir notre code interne XCASCADE-3D32Prise en compte du transfert balistique d’électrons33La polarisation du faisceau et la forme non uniforme de l’impulsion spatiale. Les distributions finales de particules et d’énergie peuvent servir d’entrées à NanoDiff. Une autre amélioration prévue est d’étendre le code en trois dimensions, permettant de simuler la géométrie des incidents de rasage et ainsi de prédire la relaxation des éléments optiques dans les lignes de lumière XFEL par exemple. Il peut également être utile pour les applications laser femtoseconde (optique).

En résumé, le code NanoDiff est un outil informatique puissant pour simuler la relaxation sur une longue période (jusqu’à quelques microsecondes) de la densité de porteurs, de la température et de la température atomique dans les solides après l’impact d’une impulsion XFEL. Il s’agit d’un outil utile pour analyser la relaxation des matériaux dans les lignes de lumière et les détecteurs XFEL pendant le fonctionnement à une fréquence MHz. Les simulations actuelles montrant la relaxation de la masse de silicium après le dépôt d’une dose relativement faible de 0,06 eV/atome au centre de la tache focale soulignent la nécessité d’une telle analyse. Nous prévoyons de rendre prochainement compte des applications impliquées dans le code.

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Le télescope spatial Webb capture des amas d’étoiles dans l’arc du joyau cosmique

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Le télescope spatial Webb capture des amas d’étoiles dans l’arc du joyau cosmique

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L’arc du joyau cosmique observé par le télescope spatial James Webb. Crédit image : ESA/Webb, NASA & CSA, L. Bradley (STScI), A. Adamo (Université de Stockholm) et Cosmic Spring Collaboration.

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L’arc du joyau cosmique observé par le télescope spatial James Webb. Crédit image : ESA/Webb, NASA & CSA, L. Bradley (STScI), A. Adamo (Université de Stockholm) et Cosmic Spring Collaboration.

Une équipe internationale d’astronomes a utilisé le télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA pour découvrir des amas d’étoiles liés gravitationnellement lorsque l’univers avait 460 millions d’années. Il s’agit de la première découverte d’amas d’étoiles dans une galaxie nouveau-née moins de 500 millions d’années après le Big Bang.

Le travail est publié Dans le magazine nature.

Les jeunes galaxies du début de l’Univers ont connu des phases explosives majeures de formation d’étoiles, générant de grandes quantités de rayonnements ionisants. Cependant, en raison de sa dimension cosmique, les études directes de son contenu stellaire se sont révélées difficiles. Grâce à Webb, une équipe internationale d’astronomes a découvert cinq jeunes amas d’étoiles massifs dans le joyau cosmique Sagittaire (SPT0615-JD1), une galaxie à forte lentille qui émettait de la lumière lorsque l’univers avait environ 460 millions d’années, couvrant 97 % de l’espace. Univers. Temps cosmique.

L’arc du joyau cosmique a été initialement découvert dans les images du télescope spatial Hubble de la NASA/ESA acquises par le programme RELICS (Reionization Lensing Array Survey) de l’amas de galaxies lenticulaires SPT-CL J0615−5746.

« On pense que ces galaxies sont la principale source de rayonnement intense qui a réionisé l’univers primitif », a déclaré l’auteur principal Angela Adamo de l’Université de Stockholm et du Centre Oscar Klein en Suède. « La particularité de Cosmic Jewel Arc est que grâce à la lentille gravitationnelle, nous pouvons réellement cartographier la galaxie à l’échelle du parsec. »


Pan-Gems (groupe de galaxies SPT-CL J0615−5746). Source : ESA/Hubble/Web

Grâce à Webb, l’équipe scientifique peut désormais voir où se forment les étoiles et comment elles sont distribuées, de la même manière que le télescope spatial Hubble est utilisé pour étudier les galaxies locales. Le point de vue de Webb offre une occasion unique d’étudier la formation des étoiles et le fonctionnement interne des galaxies émergeant à une distance aussi sans précédent.

« L’incroyable sensibilité et la résolution angulaire de Webb dans les longueurs d’onde du proche infrarouge, combinées à la lentille gravitationnelle fournie par l’amas massif de galaxies au premier plan, ont permis cette découverte », a expliqué Larry Bradley du Space Telescope Science Institute et chercheur principal du programme d’observation de Webb. qui a capturé ces données ». . « Aucun autre télescope ne peut faire cette découverte. »

« Ce fut une incroyable surprise lorsque nous avons ouvert Web Photos pour la première fois », a ajouté Adamo. « Nous avons vu une petite série de points brillants, reflétés d’un côté à l’autre – ces joyaux cosmiques sont des amas d’étoiles. Sans Webb, nous n’aurions pas su que nous observions des amas d’étoiles dans une si jeune galaxie. »

Dans notre Voie Lactée, nous voyons d’anciens amas d’étoiles sphériques liés par la gravité qui ont survécu pendant des milliards d’années. Ce sont d’anciens vestiges d’une intense formation d’étoiles dans l’univers primitif, mais on ne sait pas bien où et quand ces amas se sont formés. La découverte de jeunes amas massifs d’étoiles dans l’arc du joyau cosmique nous offre une excellente vision des premières étapes du processus qui pourrait aboutir à la formation d’amas globulaires.


Image agrandie d’amas d’étoiles en miroir dans l’Arc des Joyaux Cosmiques. Au milieu : version négative des amas d’étoiles, où différents amas d’étoiles sont mis en évidence. À droite : les étoiles sont regroupées « derrière » la lentille gravitationnelle. Cette image a été calculée à l’aide de simulations informatiques. Crédit image : ESA/Webb, NASA & CSA, L. Bradley (STScI), A. Adamo (Université de Stockholm) et Cosmic Spring Collaboration.

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Image agrandie d’amas d’étoiles en miroir dans l’Arc des Joyaux Cosmiques. Au milieu : version négative des amas d’étoiles, où différents amas d’étoiles sont mis en évidence. À droite : les étoiles sont regroupées « derrière » la lentille gravitationnelle. Cette image a été calculée à l’aide de simulations informatiques. Crédit image : ESA/Webb, NASA & CSA, L. Bradley (STScI), A. Adamo (Université de Stockholm) et Cosmic Spring Collaboration.

Les amas récemment découverts dans le Sagittaire sont massifs, denses et situés dans une très petite région de sa galaxie, mais ils contribuent également à la majorité de la lumière ultraviolette provenant de leur galaxie hôte. Les amas sont beaucoup plus denses que les amas d’étoiles proches. Cette découverte aidera les scientifiques à mieux comprendre comment les galaxies naissantes forment leurs étoiles et où se forment les amas globulaires.

L’équipe souligne que cette découverte relie une variété de domaines scientifiques.

« Ces résultats fournissent une preuve directe que des amas globulaires primordiaux se forment dans des galaxies faibles pendant l’époque de réionisation, contribuant ainsi à notre compréhension de la façon dont ces galaxies réussissent à réioniser l’univers », a expliqué Adamo.

« Cette découverte impose également des contraintes importantes sur la formation des amas globulaires et leurs propriétés élémentaires. Par exemple, les densités stellaires élevées trouvées dans les amas nous fournissent la première indication des processus qui se déroulent en leur sein, donnant ainsi de nouvelles informations sur la façon dont cela pourrait être l’affaire. » « La formation d’étoiles très massives et les graines de trous noirs, toutes deux importantes pour l’évolution des galaxies. »

À l’avenir, l’équipe espère constituer un échantillon de galaxies pour lesquelles une résolution similaire pourra être obtenue.


Champ de galaxies sur fond d’espace noir. Au milieu se trouve un groupe de dizaines de galaxies jaunes formant un amas de galaxies au premier plan. Parmi eux se trouvent des éléments linéaires déformés, qui semblent souvent suivre des cercles concentriques invisibles qui s’incurvent autour du centre de l’image. Des éléments linéaires sont créés lorsque la lumière de la galaxie d’arrière-plan est courbée et amplifiée par une lentille gravitationnelle. L’image est parsemée d’une variété de galaxies lumineuses, rouges et bleues de formes différentes, ce qui la fait apparaître densément peuplée.]Crédit image : ESA/Webb, NASA & CSA, L. Bradley (STScI), A. Adamo (Université de Stockholm ) et la Spring Collaboration Universal

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Champ de galaxies sur fond d’espace noir. Au milieu se trouve un groupe de dizaines de galaxies jaunes formant un amas de galaxies au premier plan. Parmi eux se trouvent des éléments linéaires déformés, qui semblent souvent suivre des cercles concentriques invisibles qui s’incurvent autour du centre de l’image. Des éléments linéaires sont créés lorsque la lumière de la galaxie d’arrière-plan est courbée et amplifiée par une lentille gravitationnelle. L’image est parsemée d’une variété de galaxies lumineuses, rouges et bleues de formes différentes, ce qui la fait apparaître densément peuplée.]Crédit image : ESA/Webb, NASA & CSA, L. Bradley (STScI), A. Adamo (Université de Stockholm ) et la Spring Collaboration Universal

« Je suis convaincu qu’il existe d’autres systèmes comme celui-ci qui attendent d’être découverts dans l’univers primitif, ce qui nous permettra de faire progresser notre compréhension des premières galaxies », a déclaré Eros Vanzella de l’Observatoire des sciences astrophysiques et spatiales de l’INAF à Bologne, en Italie. Un contributeur majeur à l’entreprise.

En attendant, l’équipe se prépare à d’autres observations et spectroscopies utilisant Webb.

« Nous prévoyons d’étudier cette galaxie à l’aide des instruments NIRSpec et MIRI de Webb au cours du troisième cycle », a ajouté Bradley. « Les observations NIRSpec nous permettront de confirmer le redshift de la galaxie et d’étudier l’émission ultraviolette des amas d’étoiles, qui serviront à étudier plus en détail leurs propriétés physiques. Les observations MIRI nous permettront d’étudier les propriétés des objets ionisés. Spectroscopique les observations nous permettront également de cartographier spatialement le taux de formation des étoiles. »

Plus d’information:
Angela Adamo et al., Amas d’étoiles siamois observés dans une galaxie lentille 460 millions d’années après le Big Bang, nature (2024). est ce que je: 10.1038/s41586-024-07703-7. www.nature.com/articles/s41586-024-07703-7

Informations sur les magazines :
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Les astronomes découvrent trois planètes terrestres géantes potentielles autour d’une étoile proche

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Les astronomes découvrent trois planètes terrestres géantes potentielles autour d’une étoile proche

Diagrammes S-BGLS de YV2 pour l’étoile HD48948 se concentrant sur trois bandes de fréquences (7,3, 38 et 151 d). La valeur absolue de log P n’est pas significative ; Au lieu de cela, les valeurs relatives du log ⁡P comptent. Le signal observé vers le jour 42 dans le panneau du milieu représente une caractéristique d’activité instable. crédit: Avis mensuels de la Royal Astronomical Society (2024). est ce que je: 10.1093/mnras/stae1367

Les astronomes ont découvert trois exoplanètes potentielles « super-Terres » en orbite autour d’une étoile naine orange relativement proche. Cette découverte pionnière a été réalisée par une équipe internationale de chercheurs dirigée par le Dr Shweta Dalal de l’Université d’Exeter.

Les exoplanètes gravitent autour de l’étoile HD 48498, située à environ 55 années-lumière de la Terre. Ces planètes tournent autour de leur étoile hôte en 7, 38 et 151 jours terrestres, respectivement. Il convient de noter que l’exoplanète candidate est située dans la zone habitable de son étoile hôte, où les conditions peuvent permettre à l’eau liquide d’exister sans bouillir ni geler. Cette zone, souvent appelée zone Boucle d’or, est idéale pour soutenir la vie.

Les chercheurs soulignent l’importance de cette découverte, notant que cette étoile orange ressemble quelque peu à notre soleil et représente le système planétaire le plus proche d’héberger une super-Terre dans la zone habitable autour d’une étoile semblable au soleil.

C’est l’étude qui a détaillé ces résultats Publié dans la revue MNRAS Le 24 juin 2024.

Les astronomes découvrent trois planètes terrestres géantes potentielles autour d’une étoile proche

Le graphique montre le nombre d’observations par semestre d’octobre 2013 à avril 2023. Chaque barre montre le nombre d’observations effectuées à chaque semestre au cours de la période de dix ans. crédit: Avis mensuels de la Royal Astronomical Society (2024). est ce que je: 10.1093/mnras/stae1367

Le Dr Dalal a déclaré : « La découverte de cette super-Terre dans la zone habitable autour d’une étoile orange est une avancée passionnante dans notre quête visant à trouver des planètes habitables autour d’étoiles de type solaire. »

Ces super-Terres potentielles, planètes dont la masse est supérieure à celle de la Terre mais bien inférieure à celle des géantes de glace du système solaire, Uranus et Neptune, ont été identifiées par le programme HARPS-N Rocky Planet Search. En une décennie, l’équipe a collecté près de 190 mesures de vitesse radiale à haute résolution à l’aide du spectromètre HARPS-N.

Les mesures de vitesse radiale, qui suivent les mouvements infimes de l’étoile provoqués par les planètes en orbite autour d’elle, sont cruciales pour de telles découvertes. En analysant le spectre de la lumière d’une étoile, les chercheurs peuvent déterminer si elle se dirige vers nous (décalage vers le bleu) ou s’éloigne de nous (décalage vers le rouge). Pour garantir l’exactitude de leurs résultats, l’équipe a utilisé différentes méthodologies et analyses comparatives.

La recherche a révélé trois planètes candidates avec des masses allant de 5 à 11 fois la masse de la Terre. L’équipe suggère que la proximité de l’étoile, combinée à l’orbite privilégiée de l’exoplanète, fait de ce système une cible prometteuse pour les futures études d’imagerie directe à contraste élevé et spectroscopiques à haute résolution.

Le Dr Dalal a ajouté : « Cette découverte met en évidence l’importance de l’observation à long terme et des technologies avancées pour découvrir les secrets des systèmes stellaires lointains. Nous souhaitons poursuivre nos observations et rechercher d’autres planètes dans le système. »

Cette découverte ouvre de nouvelles portes à la compréhension des systèmes planétaires et à la possibilité de vie en dehors de notre système solaire.

Plus d’information:
S. Dalal et al., Un trio de candidats super-Terres en orbite autour du nain K HD 48948 : un nouveau candidat pour une zone habitable, Avis mensuels de la Royal Astronomical Society (2024). est ce que je: 10.1093/mnras/stae1367

Fourni par l’Université d’Exeter


la citation: Les astronomes trouvent trois super-Terres potentielles autour d’une étoile proche (24 juin 2024) Récupéré le 24 juin 2024 sur https://phys.org/news/2024-06-astronomers-potential-super-earths-nearby.html

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Prévisions de tempête solaire aujourd’hui : la NOAA déclenche une alerte de tempête géomagnétique ; Il peut être lié au réseau électrique | Actualités scientifiques

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Prévisions de tempête solaire aujourd’hui : la NOAA déclenche une alerte de tempête géomagnétique ;  Il peut être lié au réseau électrique |  Actualités scientifiques

Prévisions de tempête solaire aujourd’hui : les prévisions météorologiques spatiales de la NOAA indiquent que la Terre va frapper et que des aurores boréales pourraient être attendues.

Tempête solaire prévue aujourd’hui : l’alerte de la NOAA suggère qu’il pourrait effectivement y avoir des fluctuations dans le réseau électrique. (NASA)

Une tempête solaire pourrait frapper la Terre et déclencher de magnifiques aurores boréales dans le ciel du nord, selon un avertissement de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Ceux qui vivent au Canada en particulier peuvent avoir l’opportunité de capturer les couleurs vibrantes dans les moindres détails. L’aurore sera le résultat d’une éjection de masse coronale (CME) du Soleil. Même si elle a parcouru une grande distance dans l’espace pour frapper la Terre, la tempête aura quand même beaucoup de force lorsqu’elle frappera. Cela suffirait à provoquer une aurore boréale qui apporterait probablement une grande joie aux observateurs du ciel ainsi qu’aux photographes.

Où la tempête solaire frappera-t-elle la Terre ?

Selon le Centre de prévision météorologique spatiale de la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), la zone d’impact probable sur notre planète est Il est situé principalement vers le pôle, à environ 65° de latitude géomagnétique. La National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) s’attend à ce que l’indice géomagnétique K atteigne 4.

Cette tempête solaire affectera-t-elle le réseau électrique ?

« De faibles fluctuations d’énergie peuvent se produire », selon le rapport de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

Cependant, ces tempêtes géomagnétiques peuvent également surcharger les réseaux électriques et provoquer des pannes de courant. Une panne de courant massive au Canada s’est produite au Québec en 1989. Notamment, toute la région est restée sans électricité pendant des heures. En fait, cela a causé Le réseau hydroélectrique du Québec s’effondrerait effectivement, causant des dégâts massifs et laissant le public sans électricité, y compris les services d’urgence pris au dépourvu.

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Cela signifie également que chaque fois qu’une tempête géomagnétique est annoncée, les sociétés de réseaux électriques doivent se précipiter pour protéger leurs systèmes en prenant diverses mesures.

Où cette tempête solaire déclenchera-t-elle les aurores boréales ?

Selon la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), la tempête solaire pourrait déclencher des aurores boréales à des latitudes élevées comme au Canada et aux États-Unis, en particulier dans le nord de l’Alaska.

La tempête solaire devrait également perturber les communications radio pendant quelques minutes.

Comment les tempêtes solaires déclenchent-elles les tempêtes géomagnétiques ?

En termes simples, lorsque le Soleil entre en éruption, il envoie d’énormes quantités d’énergie (plasma) dans l’espace. Si certains d’entre eux étaient dirigés vers la Terre, le résultat serait une tempête géomagnétique. Toute l’énergie transportée par la tempête solaire frappe le champ magnétique terrestre, créant une tempête géomagnétique. En fait, le champ magnétique évite aux humains d’être exposés à des doses mortelles de rayonnement.

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