De grandes collisions entre des corps rocheux ont façonné notre système solaire. Les observations de collisions similaires donnent des indices sur la fréquence à laquelle ces événements se produisent autour d’autres étoiles.
La plupart des planètes rocheuses et des satellites de notre système solaire, y compris la Terre et la Lune, se sont formées ou se sont formées à la suite de collisions massives au début de l’histoire du système solaire. En se brisant les uns contre les autres, les corps rocheux peuvent accumuler plus de matière, augmenter de taille ou se diviser en plusieurs corps plus petits.
Les astronomes utilisent[{” attribute=””>NASA’s now-retired Spitzer Space Telescope have in the past found evidence of these types of collisions around young stars where rocky planets are forming. But those observations didn’t provide many details about the smashups, such as the size of the objects involved.
In a new study in The Astrophysical Journal, a group of astronomers led by Kate Su of the University of Arizona report the first observations of a debris cloud from one of these collisions as it passed in front of its star and briefly blocked the light. Astronomers call this a transit. Coupled with knowledge about the star’s size and brightness, the observations enabled the researchers to directly determine the size of the cloud shortly after impact, estimate the size of the objects that collided, and watch the speed with which the cloud dispersed.
This illustration depicts the result of a collision between two large asteroid-sized bodies. NASA’s Spitzer saw a debris cloud block the star HD 166191, giving scientists details about the smashup that occurred. Credit: NASA/JPL-Caltech
“There is no substitute for being an eyewitness to an event,” said George Rieke, also at the University of Arizona and a coauthor of the new study. “All the cases reported previously from Spitzer have been unresolved, with only theoretical hypotheses about what the actual event and debris cloud might have looked like.”
Beginning in 2015, a team led by Su started making routine observations of a 10 million-year-old star called HD 166191. Around this early time in a star’s life, dust left over from its formation has clumped together to form rocky bodies called planetesimals – seeds of future planets. Once the gas that previously filled the space between those objects has dispersed, catastrophic collisions between them become common.
Anticipating they might see evidence of one of these collisions around HD 166191, the team used Spitzer to conduct more than 100 observations of the system between 2015 and 2019. While the planetesimals are too small and distant to resolve by telescope, their smashups produce large amounts of dust. Spitzer detected infrared light – or wavelengths slightly longer than what human eyes can see. Infrared is ideal for detecting dust, including the debris created by protoplanet collisions.
This image shows an artist’s impression of the Spitzer Space Telescope. The background shows an infrared image from Spitzer of the plane of the Milky Way galaxy. Credits: NASA/JPL
In mid-2018, the space telescope saw the HD 166191 system become significantly brighter, suggesting an increase in debris production. During that time, Spitzer also detected a debris cloud blocking the star. Combining Spitzer’s observation of the transit with observations by telescopes on the ground, the team could deduce the size and shape of the debris cloud.
Their work suggests the cloud was highly elongated, with a minimum estimated area three times that of the star. However, the amount of infrared brightening Spitzer saw suggests only a small portion of the cloud passed in front of the star and that the debris from this event covered an area hundreds of times larger than that of the star.
To produce a cloud that big, the objects in the main collision must have been the size of dwarf planets, like Vesta in our solar system – an object 330 miles (530 kilometers) wide located in the main asteroid belt between Mars and Jupiter. The initial clash generated enough energy and heat to vaporize some of the material. It also set off a chain reaction of impacts between fragments from the first collision and other small bodies in the system, which likely created a significant amount of the dust Spitzer saw.
Over the next few months, the large dust cloud grew in size and became more translucent, indicating that the dust and other debris were quickly dispersing throughout the young star system. By 2019, the cloud that passed in front of the star was no longer visible, but the system contained twice as much dust as it had before Spitzer spotted the cloud. This information, according to the paper’s authors, can help scientists test theories about how terrestrial planets form and grow.
“By looking at dusty debris disks around young stars, we can essentially look back in time and see the processes that may have shaped our own solar system,” said Su. “Learning about the outcome of collisions in these systems, we may also get a better idea of how frequently rocky planets form around other stars.”
Reference: “A Star-sized Impact-produced Dust Clump in the Terrestrial Zone of the HD 166191 System” by Kate Y. L. Su, Grant M. Kennedy, Everett Schlawin, Alan P. Jackson and G. H. Rieke, 10 March 2022, The Astrophysical Journal. DOI: 10.3847/1538-4357/ac4bbb
The entire body of scientific data collected by Spitzer during its lifetime is available to the public via the Spitzer data archive, housed at the Infrared Science Archive at IPAC at Caltech in Pasadena, California. JPL, a division of Caltech, managed Spitzer mission operations for NASA’s Science Mission Directorate in Washington. Science operations were conducted at the Spitzer Science Center at IPAC at Caltech. Spacecraft operations were based at Lockheed Martin Space in Littleton, Colorado.
Une étude récente menée par des chercheurs de l’Université Northwestern bouleverse les règles astrophysiques du jeu sur la manière dont les trous noirs supermassifs sont alimentés, révélant que ces géants cosmiques se déforment et déchirent violemment l’espace-temps pour consommer la matière à un rythme étonnamment rapide.
Cette découverte pourrait aider à résoudre des mystères de longue date sur des phénomènes tels que les quasars « d’apparence variable », qui éclatent soudainement puis disparaissent sans explication, remettant potentiellement en question des décennies de théories acceptées.
Pendant de nombreuses années, la sagesse conventionnelle a supposé que les trous noirs « mangeaient » et absorbaient progressivement et systématiquement la matière à un rythme glacial sur des dizaines de milliers d’années. Cependant, à l’aide de simulations 3D haute résolution, des chercheurs de l’Université Northwestern ont brossé un tableau très différent.
Selon cette nouvelle étude publiée le 20 septembre Journal d’astrophysiqueUn trou noir supermassif pourrait accomplir un cycle alimentaire en quelques mois seulement, contredisant les estimations précédentes.
« La théorie classique du disque d’accrétion prédit que le disque évolue lentement. » Nick Kazétudiant diplômé en astronomie à l’Université Northwestern Collège des arts et des sciences Weinberg Qui a dirigé l’étude en A déclaration. « Mais certains quasars – résultant de trous noirs mangeant le gaz de leurs disques d’accrétion – semblent changer radicalement avec le temps, au fil des mois, voire des années. »
« Cette différence est assez drastique. Il semble que l’intérieur du disque, où arrive la majeure partie de la lumière, soit détruit puis régénéré. La théorie classique du disque d’accrétion ne peut pas expliquer cette différence drastique. Mais les phénomènes que nous observons dans nos simulations peuvent l’expliquer. La luminosité et la gradation correspondent Dommages rapides aux zones internes du disque.
Utiliser l’équipe de recherche sommetl’un des plus grands superordinateurs du monde, hébergé au laboratoire national d’Oak Ridge, a exécuté des simulations de magnétohydrodynamique générale en 3D (GRMHD) pour explorer comment les trous noirs se dévorent sans pitié.
Le supercalculateur a permis aux chercheurs d’intégrer la dynamique des gaz, les champs magnétiques et la relativité générale, fournissant ainsi une vue complète du comportement des trous noirs et fournissant l’une des simulations de disques d’accrétion à la plus haute résolution jamais produite.
Grâce à des simulations, les chercheurs ont découvert que les trous noirs « déforment » l’espace-temps qui les entoure, déchirant le disque d’accrétion – un violent vortex de gaz qui les alimente – en sous-disques interne et externe.
Ce qui se passe ensuite est un processus presque cinématographique de dévoration, de reconditionnement et de répétition. Le trou noir consomme le disque interne, puis les débris du sous-disque externe se déversent vers l’intérieur pour remplir l’espace, pour être dévorés à leur tour.
« Les trous noirs sont des objets de la relativité générale extrême qui affectent l’espace-temps qui les entoure », a déclaré Kaz. « Ainsi, lorsqu’il tourne, il tire sur l’espace qui l’entoure comme un carrousel géant et le force à tourner également – un phénomène appelé » traînée de trame « . Cela crée un effet très fort à proximité du trou noir, qui devient de plus en plus faible. plus loin. »
Ces cycles rapides de « manger-remplir-manger » expliquent probablement le comportement déroutant des quasars dits « à apparence variable ».
Un quasar, abréviation de « source radio quasar-stellaire », est un noyau de galaxie intensément lumineux alimenté par un trou noir supermassif au centre galactique. Les quasars, qui émettent une énergie qui pourrait dépasser celle d’une galaxie entière, font partie des objets les plus brillants et les plus actifs de l’univers, souvent visibles à des milliards d’années-lumière.
Les quasars à « apparence variable » sont un sous-ensemble de quasars qui affichent des changements de luminosité inhabituellement rapides et drastiques, semblent s’allumer et s’éteindre et subissent d’importants changements de luminosité ou d’apparence générale. Ces changements se produisent sur de courtes périodes, souvent de quelques mois à quelques années seulement.
Les fluctuations erratiques des quasars d’apparence variable ont remis en question les théories astrophysiques traditionnelles, ce qui en fait l’objet d’études intenses alors que les chercheurs cherchent à comprendre les mécanismes à l’origine de transitions aussi spectaculaires.
« La région interne du disque d’accrétion, d’où provient l’essentiel de la luminosité, pourrait disparaître complètement, très rapidement, en quelques mois », a expliqué Kaz. « Nous le voyons disparaître complètement. Le système cesse de s’éclairer. Puis il se rallume et le processus se répète. La théorie conventionnelle n’a aucun moyen d’expliquer pourquoi il a disparu en premier lieu, ni comment il se remplit si rapidement. »
Certains chercheurs ont fait censé Les quasars d’apparence variable pourraient être des étoiles qui sont passées près du trou noir et ont été déchirées. D’autres ont Proposition Ces phénomènes n’étaient pas des quasars, mais plutôt de puissantes supernovae.
Grâce à de récentes simulations à haute résolution, les chercheurs pensent que la disparition et la réapparition rapides de quasars d’apparence variable peuvent être liées à l’évolution rapide de la région interne de leurs disques d’accrétion.
Selon Kaz, les simulations montrent que la région où les sous-disques interne et externe se séparent est l’endroit où commence réellement la « frénésie alimentaire » du trou noir.
« Il existe une compétition entre la rotation du trou noir et la friction et la pression à l’intérieur du disque », a expliqué Kaz. « La zone de rupture est l’endroit où le trou noir gagne. Les disques interne et externe entrent en collision les uns avec les autres. Le disque externe rase les couches du disque interne, les poussant vers l’intérieur.
Les modèles traditionnels supposent souvent que les disques d’accrétion sont organisés et cohérents avec la rotation du trou noir. Cependant, Kaz affirme que des simulations récentes montrent que cette théorie est probablement incorrecte.
« Pendant des décennies, les gens ont supposé que les disques d’accrétion correspondaient à la rotation des trous noirs », a déclaré Kaz. « Mais le gaz qui alimente ces trous noirs ne sait pas nécessairement dans quelle direction le trou noir tourne, alors pourquoi s’alignerait-il automatiquement ? Changer l’alignement change radicalement la donne. »
Au lieu de se déplacer uniformément, les simulations montrent que les sous-disques interne et externe vacillent indépendamment à des vitesses et à des angles différents autour du trou noir.
Les disques internes sont soumis à des oscillations beaucoup plus rapides que leurs homologues externes. Cette variation des forces de rotation provoque la déformation ou la déformation de l’ensemble du disque d’accrétion.
En conséquence, les molécules de gaz provenant de différentes zones du disque entrent en collision les unes avec les autres, produisant de vifs éclats de lumière et d’énergie. Ces collisions à haute énergie agissent comme un propulseur, poussant la matière de plus en plus près de la gravité du trou noir.
Ainsi, au lieu de s’écouler proportionnellement vers le centre du trou noir comme de l’eau tourbillonnante dans un égout, les chercheurs affirment que les sous-disques indépendants du trou noir se balancent comme les roues d’un gyroscope.
En plus de permettre une meilleure compréhension des habitudes alimentaires des trous noirs, les chercheurs espèrent que les nouvelles simulations fourniront des moyens intéressants d’étudier plus en profondeur la nature de ces mystérieux géants, qui ont la capacité de déformer la structure même de l’espace-temps.
« Il est finalement important de pouvoir lier nos résultats à des observations, ce qui peut être réalisé en produisant des observations synthétiques à partir de résultats de simulation tels que ceux présentés ici », ont souligné les chercheurs dans leurs remarques finales.
Tim McMillan est un responsable des forces de l’ordre à la retraite, journaliste d’investigation et co-fondateur de The Debrief. Ses écrits se concentrent généralement sur la défense, la sécurité nationale, la communauté du renseignement et des sujets liés à la psychologie. Vous pouvez suivre Tim sur Twitter :@LtTimMcMillan. Tim peut être contacté par e-mail : [email protected] ou par e-mail crypté :[email protected]
La mission de sept ans a donné à la NASA un échantillon de l’astéroïde, ce qui pourrait nous aider à en apprendre davantage sur les astéroïdes potentiellement dangereux et sur l’origine des matières organiques et de l’eau sur Terre.
La NASA a pu collecter le tout premier échantillon d’astéroïde après l’atterrissage réussi de la capsule OSIRIS-REx sur Terre.
La mission OSIRIS-REx a débuté en 2016, lorsque le vaisseau spatial a commencé son voyage pour cartographier et analyser l’astéroïde Bennu. Il s’agit de l’un des nombreux astéroïdes géocroiseurs de grande taille qui ont été classés comme susceptibles d’entrer en collision avec la Terre.
La mission de sept ans s’est terminée hier (24 septembre) lorsque la capsule OSIRIS-REx a atterri aux États-Unis, transportant des roches et de la poussière collectées sur l’astéroïde.
Cette capsule a été déplacée vers une salle blanche temporaire pour être inondée d’un flux continu d’azote. La NASA a déclaré que le flux d’azote empêcherait les contaminants terrestres d’entrer afin de garantir que l’échantillon d’astéroïde reste pur pour l’analyse scientifique.
On espère que cet échantillon en apprendra davantage aux scientifiques sur les astéroïdes potentiellement dangereux. Les échantillons pourraient également en révéler davantage sur la composition de la planète et l’origine des matières organiques, comme l’eau, qui ont donné naissance à la vie sur Terre.
Le professeur Dante Lauretta, chercheur principal de la mission OSIRIS-REx, a décrit ce résultat comme une étape importante pour la science « dans son ensemble » et un témoignage de « ce que nous pouvons réaliser lorsque nous nous unissons pour un objectif commun ».
« Mais n’oublions pas que même si cela peut sembler la fin d’un chapitre incroyable, ce n’est en réalité que le début d’un autre », a déclaré Loretta. « Nous avons désormais une opportunité sans précédent d’analyser ces échantillons et d’approfondir les secrets de notre système solaire. »
La NASA prévoit d’autres missions liées aux astéroïdes, comme Psyché, qui vise à atteindre un astéroïde en orbite autour du soleil entre Mars et Jupiter. Ce vaisseau spatial devrait être lancé le mois prochain.
Cela fait également un an que la NASA a testé avec succès le test DART (Double Asteroid Redirection Test), capable de modifier l’orbite d’un astéroïde en entrant en collision avec lui à grande vitesse.
« Ces missions prouvent une fois de plus que la NASA fait de grandes choses », a déclaré l’administrateur de la NASA, Bill Nelson. « Les choses qui nous inspirent et nous unissent. Les choses qui ne montrent rien sont hors de notre portée lorsque nous travaillons ensemble.
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Il y a encore des millions d’années, l’Australie était un paradis pour les araignées.
Au cœur de ce continent aride, des scientifiques ont découvert le fossile parfaitement préservé d’une grande et frappante araignée qui errait et chassait dans une forêt tropicale luxuriante.
Ce n’est pas seulement une araignée fossilisée. Il ne s’agit que du quatrième fossile d’araignée jamais découvert en Australie, et du premier au monde, d’une araignée appartenant à la grande famille des Barychelidae, des araignées-trappes à pattes en brosse. La nouvelle espèce, qui vivait au Miocène il y a 11 à 16 millions d’années, a été officiellement nommée Mégamodontium McCloskey.
Deux parties du fossile. Mégamodontium McCloskey Il était conservé entre les rochers comme la garniture d’un sandwich à l’araignée. (Musée australien)
« Seuls quatre fossiles d’araignées ont été découverts sur l’ensemble du continent, ce qui rend difficile pour les scientifiques de comprendre leur histoire évolutive. C’est pourquoi cette découverte est si importante, car elle révèle de nouvelles informations sur l’extinction des araignées et comble une lacune dans l’histoire. Musée de la Nouvelle-Galles du Sud et de l’Australie : « Comprendre le passé ».
« Les plus proches parents vivants de ce fossile vivent maintenant dans les forêts humides de Singapour et même de Papouasie-Nouvelle-Guinée. Cela suggère que le groupe vivait dans des environnements similaires sur le continent australien, mais a ensuite disparu à mesure que l’Australie devenait plus sèche. »
L’araignée a été découverte parmi une riche collection de fossiles du Miocène, trouvés dans une zone de prairie de la Nouvelle-Galles du Sud connue sous le nom de McGraths Flat.
Cet assemblage est si exceptionnel qu’il a été classé comme Lagerstätte, une couche fossile sédimentaire qui préserve parfois les tissus mous.
Le type de roche trouvée au fond des fossiles rend l’ensemble de la collection encore plus fascinant : il s’agit d’un type de roche riche en fer appelée GoethiteDans lequel on trouve rarement des fossiles exceptionnels. Le processus de préservation était si détaillé que les chercheurs ont pu reconnaître les moindres détails du corps de l’araignée, la plaçant en toute confiance à proximité du genre moderne. monodonte – Mais il est cinq fois plus grand.
Ce n’est pas très énorme, comme monodonte Il est généralement assez petit, mais il s’agit toujours du deuxième plus grand fossile d’araignée jamais découvert dans le monde. Mégamodontium McCloskeyLa longueur de son corps est de 23,31 mm, soit un peu moins d’un pouce. Avec ses jambes écartées, il peut tenir confortablement dans la paume de votre main.
La taille massive de la bête ancienne rend la préservation détaillée de ses caractéristiques physiques encore plus impressionnante.
« La microscopie électronique nous a permis d’étudier les moindres détails des griffes et des poils des pattes, des pattes et du corps principal de l’araignée », explique le virologue Michael Freese de l’Université de Canberra, qui a scanné les fossiles en utilisant la microscopie à empilement.
« Les soies sont des structures ressemblant à des cheveux qui peuvent remplir diverses fonctions. Elles peuvent détecter les produits chimiques et les vibrations, défendre l’araignée contre les attaquants et même émettre des sons. »
Cette découverte pourrait donner des indices sur la façon dont l’Australie a changé au fil du temps, alors que le paysage s’est considérablement asséché. il n’y a pas monodonte ou Mégamodontium Araignées vivant aujourd’hui en Australie, ce qui suggère que la sécheresse pendant et après le Miocène a été responsable de l’anéantissement local de certaines lignées d’araignées.
Nous pourrions même apprendre pourquoi il y a si peu d’araignées-trappes préservées dans les archives fossiles.
« Non seulement c’est la plus grande araignée fossile jamais trouvée en Australie, mais c’est aussi le premier fossile de la famille des Barychelidae découvert dans le monde », explique l’arachnologue Robert Raven du Queensland Museum.
« Il existe aujourd’hui environ 300 espèces d’araignées-trappes vivantes, mais elles ne semblent pas se transformer en fossiles très souvent. Cela peut être dû au fait qu’elles passent beaucoup de temps dans des terriers et ne sont donc pas dans le bon environnement pour se fossiliser. » « .
