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Le télescope spatial Fermi Gamma-ray détecte une caractéristique surprenante des rayons gamma en dehors de notre galaxie

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Le télescope spatial Fermi Gamma-ray détecte une caractéristique surprenante des rayons gamma en dehors de notre galaxie

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Le concept de cet artiste montre le ciel entier en rayons gamma avec des cercles violets illustrant l'incertitude quant à la direction d'où semblent provenir les rayons gamma d'énergie supérieure à la moyenne. Dans cette vue, le plan de notre galaxie s'étend jusqu'au milieu de la carte. Les cercles entourent des régions avec une probabilité de 68 % (intérieure) et de 95 % de contenir cette origine de rayons gamma. Source : Centre de vol spatial Goddard de la NASA

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Le concept de cet artiste montre le ciel entier en rayons gamma avec des cercles violets illustrant l'incertitude quant à la direction d'où semblent provenir les rayons gamma d'énergie supérieure à la moyenne. Dans cette vue, le plan de notre galaxie s'étend jusqu'au milieu de la carte. Les cercles entourent des régions avec une probabilité de 68 % (intérieure) et de 95 % de contenir cette origine de rayons gamma. Source : Centre de vol spatial Goddard de la NASA

Les astronomes analysant 13 années de données du télescope spatial Fermi Gamma-ray de la NASA ont découvert une caractéristique inattendue et jusqu'à présent inexpliquée en dehors de notre galaxie.

« C'est une découverte totalement fortuite », a déclaré Alexander Kashlinsky, cosmologiste à l'Université du Maryland et au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, qui a présenté la recherche lors de la conférence. 243e réunion de la Société astronomique américaine À la Nouvelle-Orléans. « Nous avons trouvé un signal beaucoup plus fort, et dans une partie du ciel différente, que celle que nous recherchions. »

Il est intéressant de noter que le signal des rayons gamma s'est avéré être dans une direction similaire et à peu près de la même ampleur qu'une autre caractéristique inexpliquée, produite par certaines des particules cosmiques les plus énergétiques jamais découvertes.

une papier Une description des résultats a été publiée dans Lettres de journaux astrophysiques.

En haut : carte panoramique du ciel des rayons gamma extragalactiques, avec le plan central de notre Galaxie, représenté en bleu foncé là où les données ont été supprimées, s'étendant jusqu'au milieu. Le point rouge et les cercles indiquent la direction approximative d’où la quantité de rayons gamma semblant provenir est supérieure à la moyenne. En bas : Une carte similaire de l'ensemble du ciel montrant la répartition des rayons cosmiques de haute énergie détectés par l'Observatoire Pierre Auger en Argentine. Le rouge indique les directions d’où arrivent un nombre de molécules supérieur à la moyenne, et le bleu indique les directions dont le nombre de molécules est inférieur à la moyenne. Cette vidéo superpose la carte de Fermi sur une carte des rayons cosmiques, montrant des orientations dipolaires similaires. crédit: Lettres de journaux astrophysiques (2024). DOI : 10.3847/2041-8213/acfedd et collaboration avec Pierre Auger

L’équipe recherchait une caractéristique des rayons gamma associée au CMB (fond cosmique micro-ondes), la lumière la plus ancienne de l’univers. Les scientifiques affirment que le CMB est apparu lorsque l'univers chaud et en expansion s'est suffisamment refroidi pour former les premiers atomes, un événement qui a déclenché un éclat de lumière qui pourrait imprégner l'univers pour la première fois. Cette lumière, résultat de l’expansion ultérieure de l’espace au cours des 13 derniers milliards d’années, a été détectée pour la première fois sous forme de faibles ondes micro-ondes dans le ciel en 1965.

Dans les années 1970, les astronomes ont réalisé que le CMB avait une structure dite dipolaire, qui a ensuite été mesurée avec une grande précision par la mission COBE (Cosmic Background Explorer) de la NASA. Le CMB est environ 0,12 % plus chaud, avec plus de micro-ondes que la moyenne, vers la constellation du Lion, et à peu près autant plus froid, avec moins de micro-ondes que la moyenne, dans la direction opposée.

Afin d'étudier de petits changements de température au sein du CMB, ce signal doit être supprimé. Les astronomes considèrent généralement que cette tendance est le résultat du mouvement de notre système solaire par rapport au CMB à une vitesse d'environ 230 miles (370 kilomètres) par seconde.

L’équipe recherchait un signal de rayons gamma lié au mouvement de notre système solaire à environ 230 miles (370 kilomètres) par seconde par rapport au CMB, largement considéré comme responsable de l’émission dipolaire qu’il affiche. Ce qu’ils ont trouvé à la place était un signal de rayons gamma dix fois plus fort que prévu du mouvement de notre galaxie et situé loin du dipôle CMB. Source : Centre de vol spatial Goddard de la NASA

Ce mouvement donnerait lieu à un signal dipolaire dans la lumière provenant de n’importe quelle source astrophysique, mais jusqu’à présent, le CMB est le seul qui ait été mesuré avec précision. En recherchant ce motif dans d’autres formes de lumière, les astronomes peuvent confirmer ou réfuter l’idée selon laquelle le dipôle est entièrement dû au mouvement de notre système solaire.

« Une telle mesure est importante car la variation avec la taille et la direction du dipôle CMB peut nous donner un aperçu des processus physiques qui se sont produits au tout début de l'univers, remontant potentiellement à une époque où il existait moins d'un billionième d'univers. deuxième vieux. a déclaré le co-auteur Fernando Atrio Barandilla, professeur de physique théorique à l'Université de Salamanque en Espagne.

L'équipe a constaté qu'en collectant de nombreuses années de données du LAT (Large Area Telescope) de Fermi, qui balaye l'ensemble du ciel plusieurs fois par jour, un modèle d'émission dipolaire pertinent pouvait être détecté dans les rayons gamma. Grâce aux effets de la relativité, le dipôle des rayons gamma devrait être amplifié jusqu'à cinq fois la magnitude des CMB actuellement détectés.

Les scientifiques ont combiné 13 années d'observations de rayons gamma au-dessus d'environ 3 milliards d'électrons-volts (GeV) au télescope Fermi, ont supprimé toutes les sources distinctes et ont dépouillé le plan central de notre Voie lactée afin d'analyser le fond de rayons gamma extragalactique. L'analyse des données obtenues a révélé qu'une partie du ciel atteignait davantage de rayons gamma de haute énergie que la moyenne. La direction n’est pas connue avec précision. Les cercles montrent les régions où il existe une probabilité de 68 % et 95 % de contenir cette origine des rayons gamma dans une seule approche d'analyse. Source : Centre de vol spatial Goddard de la NASA

Les scientifiques ont combiné 13 années d'observations Fermi LAT de rayons gamma supérieurs à environ 3 milliards d'électrons-volts (GeV) ; À titre de comparaison, la lumière visible a des énergies comprises entre environ 2 et 3 MeV. Ils ont supprimé toutes les sources identifiées et dépouillé le plan central de notre Voie lactée afin d'analyser le fond de rayons gamma extragalactiques.

« Nous avons trouvé un dipôle gamma, mais son pic se trouve dans le ciel au sud, loin du CMB, et sa taille est 10 fois plus grande que ce à quoi nous nous attendrions de notre mouvement », a déclaré le co-auteur Chris Schrader, astrophysicien. À l'Université catholique d'Amérique à Washington et Goddard. « Bien que ce ne soit pas ce que nous recherchions, nous soupçonnons que cela pourrait être lié à une caractéristique similaire signalée pour les rayons cosmiques de plus haute énergie. »

Les rayons cosmiques sont des particules chargées accélérées, principalement des protons et des noyaux atomiques. Les particules les plus rares et les plus énergétiques, appelées UHECR (rayons cosmiques à ultra haute énergie), transportent plus d'un milliard de fois l'énergie des rayons gamma de 3 GeV, et leurs origines restent l'un des plus grands mystères de l'astrophysique.

Les rayons gamma et les dipôles de rayons cosmiques ont des quantités étonnamment similaires : environ 7 % de rayons gamma ou de particules en plus arrivant d'une direction et des quantités proportionnellement plus faibles arrivant de la direction opposée. Source : Centre de vol spatial Goddard de la NASA

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Les rayons gamma et les dipôles de rayons cosmiques ont des quantités étonnamment similaires : environ 7 % de rayons gamma ou de particules en plus arrivant d'une direction et des quantités proportionnellement plus faibles arrivant de la direction opposée. Source : Centre de vol spatial Goddard de la NASA

Depuis 2017, l'Observatoire Pierre Auger en Argentine signale un dipole dans la direction de l'arrivée des UHECR. Étant chargés électriquement, les rayons cosmiques sont détournés par le champ magnétique de la galaxie en différentes quantités en fonction de leurs énergies, mais le dipôle UHECR culmine à un endroit dans le ciel similaire à ce que l'équipe de Kashlinski a trouvé dans les rayons gamma. Ils ont tous deux des quantités étonnamment similaires : environ 7 % de rayons gamma ou de particules en plus que la moyenne proviennent d'une direction et des quantités plus faibles arrivent de la direction opposée.

Les scientifiques pensent que les deux phénomènes sont probablement liés, car des sources encore non identifiées produisent à la fois des rayons gamma et des particules à très haute énergie. Pour résoudre ce dilemme cosmique, les astronomes doivent soit déterminer l’emplacement de ces sources mystérieuses, soit proposer des explications alternatives pour ces deux caractéristiques.

Plus d'information:
une. Kashlinsky et al., Examen bipolaire du fond de diffusion des rayons gamma, Lettres de journaux astrophysiques (2024). est ce que je: 10.3847/2041-8213/acfedd

Informations sur les magazines :
Lettres de journaux astrophysiques


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Le rover Perseverance observe la pale de rotor remorquée d'un hélicoptère Ingenuity à la surface de Mars (photos)

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Le rover Perseverance observe la pale de rotor remorquée d'un hélicoptère Ingenuity à la surface de Mars (photos)

La lame était cassée, toujours non forgée, et a été retrouvée sur Mars.

Des passionnés de l'espace examinant des images brutes du rover Perseverance de la NASA ont récemment découvert la pale d'hélicoptère cassée d'Ingenuity gisant dans le sable martien. Ingenuity a été définitivement cloué au sol à la suite de l'accident de perte de pale, un atterrissage difficile survenu à la fin de son vol le 18 janvier.

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L'épaisseur de la croûte de glace révèle la température de l'eau sur les mondes océaniques

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Les astrobiologistes de l'Université Cornell ont mis au point une nouvelle façon de déterminer la température des océans sur des mondes lointains en fonction de l'épaisseur de leurs coquilles de glace, réalisant ainsi efficacement une océanographie depuis l'espace.

Les données disponibles montrant la variation de l'épaisseur de la glace permettent déjà de prédire la partie supérieure de l'océan d'Encelade, l'une des lunes de Saturne, et l'étude orbitale prévue par la NASA sur la croûte glacée d'Europe devrait faire de même pour la lune jovienne, beaucoup plus grande, renforçant ainsi les conclusions de la mission quant à savoir si elle pourrait soutenir la vie. .

Les chercheurs suggèrent qu'un processus appelé « pompage de glace », qu'ils ont observé sous les plates-formes de glace de l'Antarctique, a probablement formé la face inférieure des coquilles glacées d'Europe et d'Encelade, mais doit également être à l'œuvre sur Ganymède et Titan, qui sont de grandes lunes de Jupiter et Saturne. successivement. Ils ont montré que les plages de températures dans lesquelles la glace et les océans interagissent – ​​des régions importantes où des composants de la vie peuvent être échangés – peuvent être calculées en fonction de la pente de la croûte de glace et des changements du point de congélation de l’eau à différentes pressions et salinités.

« Si nous pouvons mesurer le changement d'épaisseur de ces coquilles de glace, nous pourrons obtenir des contraintes de température dans les océans, ce qu'il n'y a pas d'autre moyen de faire sans les percer », a déclaré Brittney Schmidt, professeur adjoint d'astronomie et d'astrophysique. . Sciences de la Terre et de l'atmosphère. « Cela nous donne un autre outil pour essayer de comprendre le fonctionnement de ces océans. La grande question est : les choses y vivent-elles, ou peuvent-elles y vivre ? »

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Avec les membres actuels et anciens du Planetary Habitability and Technology Laboratory, Schmidt a co-écrit le livre « Ice-Ocean Interactions on Ocean Worlds Affecting the Topography of Ice Shells », publié dans la revue Journal de recherche géophysique : Planètes.

En 2019, à l'aide du robot télécommandé Icefin, l'équipe de Schmidt a observé de la glace pompée dans une fissure au fond de la plate-forme de glace de Ross, en Antarctique.

Les chercheurs ont cartographié les plages d'épaisseur, de pression et de salinité possibles de la croûte pour les mondes océaniques avec une gravité variable, et ont conclu que le pompage de glace se produirait dans les scénarios les plus probables, mais pas dans tous les scénarios. Ils ont découvert que les interactions entre la glace et les océans sur Europe pourraient être similaires à celles observées sous la plate-forme de glace de Ross, preuve que ces régions pourraient être parmi les plus semblables à la Terre sur des mondes extraterrestres, a déclaré Justin Lawrence, chercheur invité au Cornell Center. . d'astrophysique et de sciences planétaires et responsable de programme chez Honeybee Robotics.

La sonde Cassini de la NASA a produit suffisamment de données pour prédire la plage de température de l'océan d'Encelade, en fonction de l'inclinaison de sa croûte de glace des pôles à l'équateur : -1 095°C à -1 272°C. Connaître les températures permet de comprendre comment la chaleur circule dans les océans et comment elle se propage, affectant l'habitabilité.

Les chercheurs s'attendent à ce que le pompage de glace soit faible sur Encelade, une petite lune (aussi large que l'Arizona) avec une topographie spectaculaire, tandis que sur Europe plus grande – qui a à peu près la taille de la lune terrestre – ils s'attendent à ce qu'il fonctionne rapidement pour ramollir et aplatir la croûte glacée. . un socle.

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Ce travail montre comment la recherche sur le changement climatique sur Terre peut également bénéficier à la science planétaire, a déclaré Schmidt, c'est pourquoi la NASA a soutenu le développement d'ICEVEN.

« Il existe une relation entre la forme de la croûte de glace et la température de l'océan », a déclaré Schmidt. « C'est une nouvelle façon d'obtenir plus d'informations à partir des mesures de la croûte de glace que nous espérons pouvoir obtenir pour Europe et d'autres mondes. »

La recherche a été soutenue par les futurs chercheurs du programme FIESST (Earth and Space Science and Technology) de la NASA et par la National Science Foundation.

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Les astronomes découvrent un nouveau lien entre l'eau et la formation planétaire

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Les astronomes ont découvert de l'eau dans le disque entourant une jeune étoile où des planètes pourraient se former, révélant un nouveau lien entre l'ingrédient clé de la vie et la formation des planètes.

Jusqu’à présent, les chercheurs n’étaient pas en mesure de cartographier la façon dont l’eau est distribuée dans un disque stable et froid, le type de disque qui offre les meilleures conditions pour que les planètes se forment autour des étoiles.

Les observations, réalisées avec le grand télescope millimétrique/submillimétrique d'Atacama (ALMA), ont révélé au moins trois fois la quantité d'eau trouvée dans tous les océans de la Terre dans le disque interne de la jeune étoile semblable au soleil HL Tauri, située à 450 mètres d'altitude. dans des années. Loin de la Terre dans la constellation du Taureau.

« Je n'aurais jamais imaginé que nous pourrions capturer une image d'océans de vapeur d'eau dans la même région où la planète était susceptible de se former », a déclaré Stefano Facchini, astronome à l'Université de Milan en Italie, qui a dirigé l'étude.

Il a ajouté : « Nos résultats montrent comment la présence d'eau peut affecter l'évolution d'un système planétaire, tout comme cela s'est produit il y a environ 4,5 milliards d'années dans notre système solaire. »

« Il est vraiment remarquable que nous puissions non seulement détecter, mais aussi capturer des images détaillées et résoudre spatialement la vapeur d'eau à une distance de 450 années-lumière de la Terre », a déclaré le co-auteur Leonardo Testi, astronome à l'Université de Bologne en Italie. . nous. »

Les observations réalisées par ALMA, dont l'Observatoire européen austral (ESO) est partenaire, permettent aux astronomes de déterminer la répartition de l'eau dans différentes régions du disque.

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Selon l'étude publiée dans la revue Nature Astronomy, une grande quantité d'eau a été trouvée dans la région où se trouve une lacune connue dans le disque de HL Tauri.

Les chercheurs affirment que cela indique que la vapeur d’eau peut affecter la composition chimique des planètes qui se forment dans ces régions.

« C'est vraiment excitant de voir de première main, sur l'image, des molécules d'eau libérées par des particules de poussière glacée », a déclaré Elizabeth Humphreys, astronome à l'ESO qui a également participé à l'étude.

Les grains de poussière qui composent le disque sont les graines de la formation planétaire, entrant en collision et se collant pour former des objets plus gros.

Les astronomes pensent que lorsqu’il fait suffisamment froid pour que l’eau gèle et se transforme en particules de poussière, les objets se collent mieux les uns aux autres, créant ainsi l’endroit idéal pour la formation des planètes.

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