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La « percée » du Solar Orbiter nous permet de plonger plus profondément dans l’atmosphère du Soleil

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La « percée » du Solar Orbiter nous permet de plonger plus profondément dans l’atmosphère du Soleil

Les instruments des engins spatiaux sont hautement spécialisés et leur conception, leur construction et leurs tests peuvent prendre des années. Mais un hack de dernière minute d’un des instruments de l’ESA Orbite solaire Cela a permis au vaisseau spatial d’effectuer des observations difficiles qu’il n’aurait pas pu faire autrement.

Tout cela à cause d’un astronome et de sa porte matérielle.

L’Agence spatiale européenne a lancé le Solar Orbiter en février 2020 pour étudier l’héliosphère interne et les régions polaires avec une grande précision.

Tous les six mois, il s’approche du soleil et étudie à plusieurs reprises la même zone. L’idée est de surveiller l’accumulation de l’activité magnétique précurseur des éruptions solaires. En cela, il a plus de spécificité Objectifs scientifiques.

Le vaisseau spatial transporte une gamme d’instruments pour atteindre ses objectifs, parmi lesquels l’Extreme Ultraviolet Imager (EUI). La Belgique a contribué à la mission avec l’Extreme Ultraviolet Imager, dont la mission est d’imager les couches et les structures de l’héliosphère à partir de la chromosphère. À Corona.

L’EUI est composé de trois instruments en un : un imageur entièrement solaire et deux télescopes à haute résolution. L’imageur plein soleil montre la structure générale du Soleil aux températures coronales, et la paire de télescopes fonctionne dans des plages de longueurs d’onde sélectionnées.

Ils révèlent les fines structures visibles sur les vues rapprochées du Soleil acquises par les vaisseaux spatiaux pendant la phase périhélie.

Le défi que tous les engins spatiaux et instruments d’observation du soleil doivent relever est la lumière écrasante provenant de l’étoile. La forte lumière du soleil obscurcit des détails importants. Et l’EUI ne fait pas exception. Les télescopes utilisent souvent la couronne pour bloquer la lumière intense et rendre visibles les détails de l’atmosphère solaire.

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Lors de la phase finale de construction de l’instrument, un membre de l’équipe de Solar Orbiter a eu une idée lumineuse. EUI possède sa propre porte de sécurité pour la protéger pendant les vols spatiaux et lorsqu’elle n’est pas utilisée. Et si cette porte pouvait être modifiée pour améliorer les performances de l’appareil d’imagerie ?

« C’était une véritable avancée », déclare Frédéric Aucher, de l’Institut d’astrophysique de l’Université Paris-Sud et membre de l’équipe EUI.

« J’ai eu l’idée de faire cela et de voir si cela fonctionnait. Il s’agit en fait d’une modification très simple de l’outil. »

Le poids du vaisseau spatial est soigneusement calculé, mais Osher pensait que quelques grammes n’auraient pas d’importance. Il a ajouté un petit « pouce » saillant à la porte qui pourrait couvrir le disque solaire brillant pendant les opérations lorsque la porte était à moitié ouverte au lieu d’être complètement ouverte.

Avec la puissante lumière du disque solaire bloquée par le petit pouce sur la porte, l’EUI peut détecter efficacement la lumière ultraviolette provenant de la couronne environnante, qui est des millions de fois plus faible que le disque. Cela signifie que l’appareil peut voir plus profondément dans l’atmosphère du soleil.

Cette image montre le petit « pouce » ajouté à la porte du Full Sun Imager, qui fait partie de l’EUI. Le disque caché est monté sur le couvercle de la porte avec deux tiges de support et est situé au-dessus de l’objectif sur cette photo. Une rotation du couvercle autour de son axe (croix rouge) dans le sens des aiguilles d’une montre ferme la porte et une rotation dans le sens inverse des aiguilles d’une montre l’ouvre. (Osher et coll. 2023)

L’équipe appelle cette porte à deux pouces et entrouverte le mode de fonctionnement caché. Il s’agit fondamentalement d’un nouveau type d’outil. Il combine La couronne Et la caméra est dans un seul outil au lieu de devoir dessiner une couronne séparée.

Ils testent EUI dans ce mode depuis 2021 et ils l’ont fait Article publié en astronomie et astrophysique expliquant les résultats. Frédéric Ocher, l’astronome à l’origine de l’idée, en est l’auteur principal.

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« Nous avons montré que cela fonctionne si bien que l’on peut désormais réfléchir à un nouveau type d’instrument capable d’imager le Soleil et sa couronne », explique Daniel Müller, scientifique du projet Solar Orbiter de l’ESA.

Le petit ajout d’Auchère à la porte de l’instrument EUI résout un problème dont souffrent les imageurs UV extrêmes. Les profondeurs de l’atmosphère du Soleil sont hors de vue pour la plupart, et les couronnes discrètes traditionnelles obscurcissent généralement complètement cette région par nécessité. Mais le nouveau mystère d’EUI est capable de décrire ce domaine difficile plus facilement que jamais.

« La physique y change, les structures magnétiques y changent, et nous ne les avons pas bien observés auparavant », explique David Berghmans, de l’Observatoire royal de Belgique et de l’Observatoire astronomique. « Il doit y avoir des secrets que nous pouvons découvrir. dehors maintenant. » Chercheur principal de l’IUE.

La petite vignette ajoutée à la porte était un ajout tardif à l’outil EUI. Il se trouve donc dans un état sous-optimal. Cela signifie, entre autres limitations, qu’il nécessite une exposition au travail plus longue. Certaines des images de test présentées dans l’article nécessitent une exposition de 1 000 secondes.

Mais maintenant que cette conception s’est avérée efficace, elle peut être améliorée pour être utilisée dans de futurs instruments lors de missions futures.

« Avec des modifications mineures, l’efficacité des coronographes basés sur FSI peut être augmentée de deux ordres de grandeur, permettant d’obtenir des images similaires à celles présentées ici en 10 secondes », ont écrit les auteurs dans leur conclusion.

Cela signifie que les instruments UV pourraient commencer à remplacer les instruments à lumière visible et les coronographes.

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« Par rapport au coronographe VL, l’instrument UV offre plusieurs avantages », expliquent les auteurs.

« Il n’y a aucune émission de fond due à la diffusion de poussière », ont-ils écrit. Non seulement la lumière parasite de l’appareil est plus facile à contrôler, mais elle « rend également le coronographe UV moins exigeant en termes de précision et de stabilité de pointage de la plate-forme ».

Il semble que notre vision du soleil soit sur le point de faire un bond en avant.

Cet article a été initialement publié par L’univers aujourd’hui. Lis le L’article original.

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Un événement unique visible à l’œil nu : ScienceAlert

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Un événement unique visible à l’œil nu : ScienceAlert

Au cours des prochains mois, un spectacle pourrait illuminer le ciel du nord.

Là, dans la constellation de la Couronne Boréale, en A Une distance de plus de 2500 années-lumièreune étoile appelée T Coronae Borealis se cache, déclenchant une explosion qui fera temporairement de l’étoile l’un des objets les plus brillants du ciel nocturne.

Les astronomes attendent avec impatience que cette chose explose, non seulement parce qu’elle sera spectaculaire, mais aussi en raison de la richesse des données que nous pourrons collecter sur un type d’explosion stellaire appelé « explosion d’étoiles ». Classique Nova.

La raison pour laquelle nous savons que T Coronae Borealis (T CrB en abrégé) va exploser est que cela se produit une fois tous les 80 ans, pendant au moins huit siècles.

Cela signifie qu’il est très proche d’un événement unique et que la technologie dont nous disposons désormais pour le détecter dépasse largement celle dont nous disposions lors de son dernier vol, en février 1946.

« Il existe quelques novae récurrentes avec des cycles très courts, mais en général, nous ne voyons pas d’explosion répétée au cours d’une vie humaine, et elle est rarement relativement proche de notre système. » dit l’astronome Rebecca Hounsell Du Goddard Space Flight Center de la NASA.

« C’est très excitant d’avoir ce siège au premier rang. »

À ne pas confondre avec la quasi-effacement des étoiles lors d’explosions cataclysmiques appelées supernovae, les novae classiques sont des explosions plus petites qui laissent l’étoile plus ou moins intacte. En fait, ce n’est pas la première fois que cet être cosmique vit cette expérience.

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La raison pour laquelle T CrB explose si fréquemment et dans les délais prévus est une bizarrerie du type d’étoile dont il s’agit. Il s’agit d’un système stellaire binaire contenant les restes du noyau effondré d’une étoile semblable au Soleil appelée naine blanche, et une géante rouge gonflée.

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Les naines blanches sont très petites et très denses, dont la taille varie entre la taille de la Terre et celle de la Lune, et leur masse de cette taille équivaut à la masse de 1,4 soleils. Cela signifie qu’il est très attractif ; S’ils ont un compagnon binaire sur une orbite suffisamment proche, ils ont tendance à attirer de la matière, principalement de l’hydrogène.

Au fil du temps, cet hydrogène s’accumule à la surface de la naine blanche, pressé par la force de gravité. Finalement, la pression et la chaleur sur la couche sous-jacente d’hydrogène deviennent si intenses que tout s’enflamme dans une explosion thermonucléaire incontrôlable qui expulse violemment l’excès d’hydrogène dans l’espace de manière spectaculaire.

C’est Nova. Pour T CrB, la période nécessaire est d’environ 80 ans.

Au cours de la dernière décennie, les astronomes ont Notez le système binaire Présenter un comportement similaire à celui que vous aviez avant l’explosion de 1946 ; en particulier, Diminution de la luminosité Ce qui annonce l’éruption prochaine. Leur analyse suggère que cela pourrait arriver très prochainement, dès septembre 2024.

Cela signifie que les astronomes surveillent de près une petite partie du ciel remplie de constellations d’étoiles – Lyra, Hercule et Botes – et un petit arc d’étoiles pris en sandwich entre elles. C’est la Couronne Boréale.

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Où peut-on trouver la Corona Borealis dans le ciel ? Attention à la « nouvelle » star ! (NASA)

Nous espérons entendre parler de la nova dès qu’elle se produira. Il fleurira dans le ciel, devenant visible à l’œil nu, puis disparaîtra progressivement au cours d’une semaine. Vous devriez donc avoir le temps de sortir et de le regarder, s’il attire votre attention.

En fait, si vous le pouviez, ce serait génial. Des scientifiques citoyens sont également appelés à collecter des données. Plus nous avons d’yeux sur T CrB, mieux nous pouvons comprendre ses éclats flashy.

Et bien sûr, il y aura autant de télescopes que possible qui pourront être réglés, depuis les ondes radio les plus longues jusqu’aux rayonnements X et gamma les plus puissants.

« Les novae répétées sont imprévisibles et paradoxales. » dit l’astrophysicien Koji Mukai Goddard de la NASA. « Quand vous pensez qu’il n’y a aucune raison pour qu’ils suivent un certain modèle, ils le font – et dès que vous commencez à compter sur eux pour répéter le même modèle, ils s’en écartent complètement. Nous verrons comment se comporte T CrB. « 

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Moment incroyable : un mystérieux calmar des grands fonds a été aperçu en train de bercer des œufs géants, tandis que les experts découvrent des preuves de l’existence d’une nouvelle espèce.

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Moment incroyable : un mystérieux calmar des grands fonds a été aperçu en train de bercer des œufs géants, tandis que les experts découvrent des preuves de l’existence d’une nouvelle espèce.

C’est le moment incroyable où un calmar des grands fonds inconnu a été repéré portant des œufs translucides, incitant les experts à découvrir des preuves de l’existence d’une nouvelle espèce.

Cet étonnant calmar des grands fonds a d’abord fasciné les chercheurs lorsqu’il a été enregistré en train d’incuber des œufs géants en 2015, quelque chose qu’ils n’avaient jamais vu auparavant.

Un calmar des grands fonds inconnu a été aperçu portant des œufs transparentsCrédit : Mbari
Un étonnant calmar des grands fonds a amené les experts à découvrir des preuves de l’existence d’une nouvelle espèceCrédit : Mbari
Des images étonnantes ont été capturées dans le golfe de Californie d’un calmar non identifié en action.Crédit : Mbari

Ces images époustouflantes ont été capturées dans le golfe de Californie, où l’on pensait initialement que le calmar faisait partie de la famille des Gonatidae.

Près d’une décennie plus tard, les chercheurs pensent qu’il s’agit d’une espèce inconnue qui a été découverte grâce à une combinaison d’indices contenus dans les images.

Les calmars des grands fonds sont essentiels aux réseaux trophiques océaniques. Ce sont de grands prédateurs qui dévorent les poissons et les invertébrés, comme les vers, dans les eaux intermédiaires.

À leur tour, ils sont mangés par ceux qui sont beaucoup plus gros qu’eux, comme les gros poissons, les requins, les baleines, les dauphins, les phoques et les oiseaux marins.

Malgré leur importance écologique et économique incroyablement importante, ces créatures à dix membres restent un mystère pour les chercheurs, en particulier les espèces peu connues capturées dans les images.

Des indices fascinants

Les experts pensaient initialement que ces œufs de 1,5 pouce de large n’étaient pas des calmars des grands fonds typiques.

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Les soupçons ont été confirmés car d’anciennes observations du calmar Gonatus faisaient état d’œufs deux fois plus petits que ceux des images, mesurant seulement 0,25 pouce de large.

Le manque d’œufs – estimé à moins de 40 œufs – a également dérouté les chercheurs.

En comparaison, le calmar gonatus commun en contient beaucoup plus, certains incubant dans le passé jusqu’à 3 000 œufs à la fois.

Les seiches sont rarement vues vivantes dans un environnement aussi froid et sombre.

La simple profondeur à laquelle le calmar a été capturé donne de fortes indications sur le fait qu’il ne s’agissait pas d’une espèce connue.

Voir des calmars des grands fonds protéger leurs œufs après la ponte est un spectacle extrêmement rare, disent les experts, car le processus peut entraîner la mort maternelle des œufs à couver.

« Notre rencontre inattendue avec le calmar géant en train d’incuber ses œufs a attiré l’attention de tout le monde dans la salle de contrôle du navire », a déclaré Stephen Haddock, scientifique principal et chef d’expédition au Monterey Bay Aquarium Research Institute.

« Cette découverte remarquable souligne la diversité des façons dont les animaux s’adaptent aux défis uniques de la vie en profondeur. »

Le mystère des profondeurs marines : comment seule une petite partie des créatures des profondeurs marines aurait été découverte

Les océans et l’eau représentent environ 71 pour cent de la surface de la Terre et sont pratiquement épargnés par l’activité humaine.

Cela a laissé des millions de vie marine inexplorées.

Les scientifiques s’attendent à ce que jusqu’à deux millions d’espèces différentes nagent dans l’océan, et seulement 250 000 ont été découvertes jusqu’à présent, selon le Registre mondial des espèces marines.

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Certaines des créatures les plus étranges jamais découvertes comprennent des « écureuils gommeux » de concombre de mer gélatineux, des vers polychètes colorés, des fantaisies roses translucides, des vers d’arbre de Noël et même une multitude de dragons de mer en papier.

Une partie de l’énorme problème vient de la capacité limitée de l’équipe de recherche à explorer les fonds marins en raison de leur profondeur dans certaines parties du monde.

Le manque de visibilité à distance et les températures glaciales signifiaient que la technologie devait rattraper son retard avant de pouvoir explorer pleinement l’océan.

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Une méthode de contrôle réversible des forces de Casimir à l’aide de champs magnétiques externes

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Une méthode de contrôle réversible des forces de Casimir à l’aide de champs magnétiques externes

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Adaptation du champ magnétique à la force de Casimir induite par les fluctuations quantiques. Crédit : Zhang et al.

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Adaptation du champ magnétique à la force de Casimir induite par les fluctuations quantiques. Crédit : Zhang et al.

La force dite Casimir ou effet Casimir est un phénomène de mécanique quantique résultant de fluctuations du champ électromagnétique entre deux surfaces conductrices ou isolantes séparées par une courte distance. Des études ont montré que cette force peut être attractive ou répulsive, selon les propriétés diélectriques et magnétiques des matériaux utilisés dans les expériences.

Des chercheurs de l’Université des sciences et technologies de Chine ont récemment exploré la possibilité d’ajuster sélectivement la force de Casimir, c’est-à-dire de la convertir de l’attraction en répulsion et vice versa, en utilisant des champs magnétiques externes. leurs études, En vedette dans Physique naturelleDémontre un réglage réussi du champ magnétique sur la force de Casimir résultant d’une sphère d’or et d’une plaque de silice immergée dans des ferrofluides à base d’eau.

« Mon domaine de recherche est la physique de la matière condensée, mais j’ai également un fort intérêt pour la physique fondamentale, telle que les fluctuations quantiques et leurs effets induits », a déclaré Zhangjan Zeng, auteur correspondant de l’article, à Phys.org.

« Au cours des deux dernières décennies, j’ai suivi de près l’évolution dans le domaine des forces Casimir et j’ai été particulièrement impressionné. Un article de Munday et al. dans nature. Les forces de Casimir sont généralement attractives, ce qui pose des défis pour les applications, par exemple dans les systèmes microélectromécaniques (MEMS). « Dans leur article, les auteurs créent une expérience remarquable pour obtenir des forces répulsives de Casimir en choisissant soigneusement la permittivité diélectrique des matériaux en question. »

Inspiré par cet article publié en 2009, Zeng a entrepris de poursuivre ses recherches visant à contrôler de manière réversible les forces de Casimir en appliquant des champs magnétiques. Son espoir était de concevoir une approche fiable pour modifier l’effet Casimir, ce qui pourrait ouvrir de nouveaux horizons à la fois pour la recherche et le développement technologique.

« Au départ, nous pensions contrôler la force de Casimir en appliquant un champ électrique, inspiré du concept des dispositifs FET », a expliqué Zeng. « Bien que l’on sache que la force de Casimir dépend de la permittivité diélectrique des matériaux impliqués, cette permittivité n’est généralement pas sensible aux champs extérieurs. En revanche, selon la théorie de Lifshitz, la force de Casimir dépend également de la perméabilité magnétique du matériaux impliqués. »

La perméabilité magnétique de nombreux matériaux magnétiques, notamment les ferrofluides, peut être modifiée par application de champs magnétiques externes. Zeng et ses étudiants ont donc décidé d’utiliser des ferrofluides à base d’eau pour permettre le réglage de la force de Casimir entre une sphère d’or et une plaque de silice.

« J’ai proposé ce projet à des étudiants diplômés, mais aucun d’entre eux n’était prêt à le faire », a déclaré Zeng. « En fin de compte, j’ai réussi à convaincre des étudiants talentueux de réaliser le projet, et nous avons réussi. »

Zeng et ses étudiants ont d’abord effectué une série de calculs théoriques. Ces calculs indiquent que la force de Casimir pourrait être convertie d’attraction en répulsion simplement en ajustant le champ magnétique externe, la distance entre les deux échantillons de matière et le volume de ferrofluide qu’ils ont utilisé.

Les chercheurs ont ensuite mené une expérience destinée à tester leurs prédictions. À l’aide d’un cantilever capable de collecter des mesures à l’intérieur des ferrofluides, ils ont observé comment les changements mis en œuvre affectaient l’effet Casimir.

Les résultats de cette étude récente pourraient bientôt ouvrir la voie à de nouveaux efforts visant à régler efficacement l’effet Casimir à l’aide de champs externes. Collectivement, ces travaux pourraient permettre le développement de nouveaux dispositifs micromécaniques transformables tirant parti des forces de Casimir.

« Nous avons obtenu un accordage réversible de la force Casimir de l’attraction à la répulsion à l’aide d’un champ magnétique, ouvrant la voie au développement de dispositifs micromécaniques commutables basés sur l’effet Casimir accordable », a ajouté Zeng. « Dans nos prochaines études, nous prévoyons de contrôler la force de Casimir en utilisant la lumière. Par exemple, les plasmons présents dans des tôles peuvent être excités par la lumière, ce qui devrait effectivement modifier la force de Casimir. »

Plus d’information:
Yichi Zhang et al., Adaptation du champ magnétique à la force de Casimir, Physique naturelle (2024). est ce que je: 10.1038/s41567-024-02521-0

Informations sur les magazines :
nature


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