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Le télescope spatial James Webb révèle une évolution surprenante de la formation des trous noirs et des galaxies : ScienceAlert

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Le télescope spatial James Webb révèle une évolution surprenante de la formation des trous noirs et des galaxies : ScienceAlert

Le début de l’univers a toujours été un problème de poule et d’œuf. Les étoiles et les galaxies se sont-elles formées en premier, avec des trous noirs fusionnant lentement en leur centre ? Ou les trous noirs sont-ils apparus avant les premières galaxies ?

Alors que la matière commençait à se refroidir et à s'accumuler après le Big Bang, elle s'est agencée selon les formes et les objets que nous observons tout au long de ses 13,8 milliards d'années d'histoire. Aujourd’hui, nous voyons ces objets comme des étoiles regroupées dans des systèmes liés gravitationnellement que nous appelons galaxies, qui gravitent autour d’un trou noir supermassif en leur centre.

Traditionnellement, on supposait que les étoiles et les galaxies étaient là en premier. Mais une nouvelle analyse des données de l'univers primitif collectées par le télescope spatial James Webb suggère que les trous noirs et les galaxies sont apparus ensemble et que les trous noirs ont façonné les galaxies qui ont évolué autour d'eux.

« Nous savons que ces trous noirs géants existent au centre des galaxies proches de notre propre Voie lactée, mais la plus grande surprise maintenant est qu'ils étaient également présents dans l'univers primitif et ont presque servi de blocs de construction ou de graines pour les premières galaxies. » dit l'astronome Joseph Silk De l'Université Johns Hopkins aux États-Unis et de l'Université de la Sorbonne en France.

« Ils ont vraiment tout stimulé, comme les mégaphones géants de la formation d'étoiles, ce qui constitue un renversement complet de ce que nous pensions possible auparavant – à tel point que cela pourrait complètement ébranler notre compréhension de la formation des galaxies. »

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Il y a beaucoup de choses que nous ignorons sur le premier univers, pour la simple raison que nous ne pouvons pas le voir. Quand la matière a commencé à s’accumuler au cours des 500 premiers millions d’années 1 milliard d'années Après le Big Bang, un épais brouillard de gaz entre les étoiles et les galaxies a rendu l’espace opaque.

Nous pensions avoir une assez bonne maîtrise des choses. Mais ensuite, au cours de la dernière décennie, nous avons commencé à découvrir des choses qui ne correspondaient pas au modèle construit par les scientifiques. Comme des trous noirs et des galaxies beaucoup plus grandes que ce que nous pensions avoir pu se former quelque temps après le Big Bang. Lorsque le télescope spatial James Webb est apparu, il a montré qu'il y avait beaucoup plus de ces gros objets, observés encore plus tôt, que nous ne l'avions imaginé.

Les trous noirs supermassifs posent un problème particulier, en raison de la manière dont certains trous noirs se forment à partir des étoiles. Lorsqu'une étoile particulièrement grande meurt, son noyau s'effondre, laissant un trou noir environ 50 fois la masse du Soleil.

Des trous noirs plus massifs peuvent se former à la suite de collisions entre ces objets, mais les trous noirs supermassifs ont une masse de plusieurs millions à des milliards de fois celle du Soleil. Si ces objets se formaient à partir de la base, cela prendrait très longtemps et il faudrait que les étoiles soient là en premier.

Les données du télescope spatial James Webb révèlent l’existence de trous noirs supermassifs très tôt dans l’histoire de l’univers. Nous avons observé des organismes géants moins de 500 millions d'années après le Big Bang, un à 470 millions d'années et un autre à 400 millions d'années ; Il est intéressant de noter que la masse du dernier trou noir, qui représente environ 1,6 million de soleils, semble être égale à la masse des petites galaxies qui gravitent autour de lui.

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Cela suggère fortement qu’il existe un autre mécanisme pour la formation des trous noirs : des nuages ​​massifs de matière s’effondrent directement dans des trous noirs sans devenir des étoiles.

Selon l’analyse de Silk et de son équipe, cela signifie qu’ils auraient pu exister très tôt, coexister avec la galaxie naissante et stimuler sa croissance. Alors que la partie centrale du nuage s’est effondrée en un trou noir, les bords restants du nuage sont devenus le matériau nécessaire à la formation de jeunes étoiles.

En effet, le processus d’alimentation des trous noirs déclenche des vents puissants et des jets de plasma à grande vitesse qui déchirent l’espace environnant, comprimant le gaz de formation d’étoiles et déclenchant d’intenses vagues de formation d’étoiles.

« Nous soutenons que le trou noir s'échappe des nuages ​​de gaz écrasés, les transformant en étoiles et accélérant considérablement le taux de formation des étoiles. » Soie dit.

« Nous ne pouvons pas voir ces vents violents ou ces jets au loin, mais nous savons qu'ils doivent être là car nous voyons tellement de trous noirs dans l'univers primitif. »

Les observations futures devraient aider les astronomes à déterminer la précision de ce modèle et à l’améliorer encore.

Mais maintenant, il semble que le problème de la poule ou de l'œuf soit une simplification excessive : ce n'est pas l'un ou l'autre, mais les deux ensemble, transformant la soupe de l'univers primitif en une glorieuse collection de galaxies, chacune alimentée par des forces. d'énergie. Un trou noir sillonne l’univers à perte de vue.

La recherche a été publiée dans Lettres de journaux astrophysiques.

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Un accident spatial signifie que les tardigrades pourraient avoir pollué la Lune : ScienceAlert

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Un accident spatial signifie que les tardigrades pourraient avoir pollué la Lune : ScienceAlert

Il y a un peu plus de cinq ans, le 22 février 2019, une sonde spatiale sans pilote était placée en orbite autour de la Lune.

Le nom de la chose Beresheet Il a été construit par SpaceIL et Israel Aerospace IndustriesIl était censé être le premier vaisseau spatial privé à effectuer un atterrissage en douceur. Parmi la cargaison de la sonde se trouvaient des tardigrades, célèbres pour leur capacité à survivre même dans les climats les plus rigoureux.

la mission Il a eu un problème depuis le débutAvec l'échec des caméras de « suivi stellaire » chargées de déterminer la direction de l'engin spatial et ainsi contrôler correctement ses moteurs. Les contraintes budgétaires ont dicté une conception raccourcie et, même si le centre de commandement a pu surmonter certains problèmes, les choses sont devenues plus difficiles le 11 avril, jour du débarquement.

En route vers la Lune, le vaisseau spatial voyageait à grande vitesse et a dû ralentir pour effectuer un atterrissage en douceur. Malheureusement, lors de la manœuvre de freinage, le gyroscope est tombé en panne, bloquant le moteur principal.

A 150 m d'altitude, Beresheet Il roulait toujours à 500 km/h, trop rapide pour être arrêté à temps. La collision a été violente puisque la sonde s'est brisée et ses restes ont été dispersés sur une distance d'une centaine de mètres. Nous le savons car le site a été photographié par le satellite LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) de la NASA le 22 avril.

Des animaux capables de (presque) tout gérer

Alors qu'est-il arrivé à tardigrades Qui voyageait à bord de la sonde ? Compte tenu de leur remarquable capacité à survivre à des situations qui tueraient presque n’importe quel autre animal, est-il possible qu’ils aient pollué la Lune ? Pire encore, peuvent-ils le reproduire et le coloniser ?

Les tardigrades sont des animaux microscopiques mesurant moins d'un millimètre de long. Ils possèdent tous des cellules nerveuses, une bouche s'ouvrant au bout d'une trompe rétractable, un intestin contenant des organismes microscopiques et quatre paires de pattes non articulées terminées par des griffes, dont la plupart sont dotées d'yeux. Malgré leur petite taille, ils partagent un ancêtre commun avec les arthropodes comme les insectes et les araignées.

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La plupart des tardigrades vivent dans des milieux aquatiques, mais on peut les trouver dans n'importe quel environnement, même dans les zones urbaines. Emmanuel Delagotchercheur au Centre national de la recherche scientifique, les récolte dans les mousses et les lichens du Jardin des Plantes à Paris.

Pour être actifs, se nourrir de microalgues comme la chlorelle, et se déplacer, croître et se reproduire, les tardigrades ont besoin d'être entourés d'une couche d'eau. Ils se reproduisent de manière sexuée ou asexuée par parthénogenèse (à partir d'un œuf non fécondé) ou même par hermaphrodisme, lorsqu'un individu (ayant à la fois des gamètes mâles et femelles) s'autoféconde.

Une fois l'œuf éclos, la vie active du tardigrade dure de 3 à 30 mois. Un total de 1265 espèces ont été décritesdont deux fossiles.

Les tardigrades sont réputés pour leur résistance à des conditions qui n’existent ni sur Terre ni sur la Lune. Ils peuvent arrêter le métabolisme en perdant jusqu’à 95 % de l’eau corporelle. Certaines espèces fabriquent du sucre, le tréhalose, qui Agit comme un antigelD’autres synthétisent des protéines censées intégrer les composants cellulaires dans un réseau de « verre » amorphe qui assure la résistance et la protection de chaque cellule.

Lors de la déshydratation, le corps d'un tardigrade peut réduire de moitié sa taille normale. Les pattes disparaissent et seules les griffes restent visibles. Cet état, connu sous le nom Cryptobiosese poursuit jusqu'à ce que les conditions de vie active redeviennent favorables.

Selon le type de tardigrade, les individus ont besoin de plus ou moins de temps pour se déshydrater et tous les spécimens d'une même espèce ne sont pas capables de reprendre une vie active. Les adultes déshydratés survivent quelques minutes à des températures aussi basses que -272°C ou jusqu'à 150°C, et à long terme à des doses gamma élevées de 1 000 ou 4 400 Gy.

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En comparaison, une dose de 10 Gy est mortelle pour l’homme, et 40 à 50 000 Gy stérilisent tous types de matériaux. Cependant, quelle que soit la dose, les radiations tuent les œufs tardigrades. De plus, la protection conférée par la cryptobiose n’est pas toujours claire, comme dans le cas de Melnésium tardigradeumLes radiations affectent de la même manière les animaux actifs et déshydratés.

Les types Melnésium tardigradeum Dans son état actif. (n'importe lequel. Shukrai, Yu. Warnken, A. Hotz-Wagenblatt, MA Groehme, S. Henger et coll. (2012)., CC par)

La vie lunaire ?

Alors, qu’est-il arrivé aux tardigrades après leur collision avec la lune ? Certains d’entre eux sont-ils encore viables, enterrés sous la lune ? Le richeDes poussières allant de quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres de profondeur ?

Tout d’abord, ils doivent avoir survécu à l’impact. Tests de laboratoire Il a été démontré que des échantillons congelés de… Hypsibius Dujardini Les espèces se déplaçant à 3 000 km/h dans le vide ont subi des dommages mortels lorsqu'elles ont heurté le sable. Cependant, ils ont survécu à des impacts de 2 600 kilomètres par heure ou moins, et leurs « atterrissages durs » sur la Lune, qu’ils soient indésirables ou non, ont été beaucoup plus lents.

La surface de la Lune n’est pas protégée des particules solaires et des rayons cosmiques, notamment gamma, mais là aussi, les tardigrades seraient capables de résister.

En fait, Robert Wimmer-Schoengruber, professeur à l'Université de Kiel en Allemagne, et son équipe ont montré que… Les doses de rayons gamma frappant la surface de la Lune étaient constantes mais faibles Par rapport aux doses ci-dessus, 10 ans d’exposition aux rayons gamma lunaires équivalent à une dose totale d’environ 1 Gy.

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Mais se pose ensuite la question de la « vie » sur la Lune. L'ours d'eau devra supporter des pénuries d'eau ainsi que des températures allant de -170 à -190°C la nuit lunaire et de 100 à 120°C le jour.

Le jour ou la nuit lunaire dure longtemps, un peu moins de 15 jours terrestres. La sonde elle-même n’a pas été conçue pour résister à des conditions aussi extrêmes, et même si elle ne s’était pas écrasée, elle aurait cessé toute activité après seulement quelques jours sur Terre.

Malheureusement pour les tardigrades, ils ne peuvent pas surmonter le manque d’eau liquide, d’oxygène et de microalgues – et ne pourront jamais se réactiver, encore moins se reproduire. Leur colonisation de la Lune est donc impossible.

Cependant, des échantillons inactifs existent sur le sol lunaire, et leur présence soulève des questions éthiques, telles que : Matthieu Soie» souligne un écologiste de l'université d'Edimbourg. De plus, alors que l’exploration spatiale prend son essor dans toutes les directions, polluer d’autres planètes pourrait nous faire manquer la découverte de la vie extraterrestre.

L'auteur remercie Emmanuel Delagot et Cédric Houbas du Musée de Paris, ainsi que Robert Wimmer-Schoengruber de l'Université de Kiel, pour leur lecture critique du texte et leurs conseils.Conversation

Laurent Palkadirecteur de conférences, Muséum National d'Histoire Naturelle (MNHN)

Cet article a été republié à partir de Conversation Sous licence Creative Commons. Lis le Article original.

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Des fossiles d'une nouvelle espèce de dinosaure cuirassé découverts dans l'est de la Chine

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Des fossiles d'une nouvelle espèce de dinosaure cuirassé découverts dans l'est de la Chine
(Chine) 10h15, 02 mars 2024

Cette image fournie par l'équipe de recherche montre un modèle 3D d'une nouvelle espèce de dinosaure cuirassé, Datai yingliangis. (Xinhua)

BEIJING, 1er mars 2019 (Xinhua) – Des chercheurs ont baptisé un nouveau type de dinosaure cuirassé « Datai Yingliangis » après avoir découvert deux spécimens dans la province du Jiangxi, dans l'est de la Chine.

La découverte du nouveau dinosaure est un ajout important aux archives fossiles des ankylosaurines, un type de dinosaure cuirassé célèbre du début du Crétacé supérieur, selon Xing Lida, professeur agrégé à l'Université chinoise des géosciences de Pékin (CUGB).

Les deux spécimens étaient des subadultes mesurant chacun 3,5 à 4 mètres de longueur. Ils avaient tous deux une paire de cornes distinctives sur les joues.

Les troisième et quatrième vertèbres cervicales des dinosaures ont été coupées par des restes de grottes incurvés d'environ 2 cm de diamètre.

« Ces restes sont généralement des marques de grottes laissées par des mollusques ou d'autres invertébrés dans les sédiments, qui peuvent avoir simplement percé des trous dans les sédiments et sont étroitement liées à Datai yingliangis », a expliqué Sheng.

Il est intéressant de noter que les deux dinosaures ont été trouvés l’un sur l’autre, ce qui serait dû à l’enfouissement rapide de dépôts de sable éolien. « C'est probablement lié au comportement social des ankylosaures », a ajouté Xing.

L'étude a été publiée dans le Journal of Vertebrate Anatomy and Paleontology.

Cette photo prise par l'équipe de recherche le 25 février 2024 montre les fossiles d'une nouvelle espèce de dinosaure cuirassé, Datai yingliangis. (Xinhua)

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Cette photo prise par l'équipe de recherche le 25 février 2024 montre les fossiles d'une nouvelle espèce de dinosaure cuirassé, Datai yingliangis. (Xinhua)

(Éditeur Web : Tian Yi, Wu Chaolan)

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Des astronomes mesurent la paire de trous noirs supermassifs la plus lourde jamais découverte

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Des astronomes mesurent la paire de trous noirs supermassifs la plus lourde jamais découverte

Les astronomes utilisent les données d'archives de Télescope Gemini Nord Ils ont mesuré un trou noir binaire supermassif situé dans la galaxie elliptique B2 0402+379.

Vue d'artiste d'un trou noir supermassif binaire dans la galaxie elliptique B2 0402+379. Source image : NOIRLab / NSF / AURA / J. daSilva / M. Zamani.

La paire d’objets compacts au centre de B2 0402+379 est le seul trou noir binaire résolu de manière suffisamment détaillée pour voir les deux objets séparément.

Il détient le record de la plus petite distance jamais mesurée directement, à seulement 24 années-lumière.

Bien que cette séparation étroite suggère une forte fusion, une autre étude a révélé que le couple s'est arrêté à cette distance depuis plus de 3 milliards d'années, ce qui soulève la question : ; Qu’est-ce que la perturbation ?

Pour mieux comprendre la dynamique du système et sa fusion bloquée, le professeur Roger Romani de l'Université de Stanford et ses collègues se sont penchés sur les données d'archives de Gemini North. Spectrographe multi-objets Gemini (GMOS), qui leur a permis de déterminer la vitesse des étoiles à proximité des trous noirs.

« L'excellente sensibilité du GMOS nous a permis de cartographier les vitesses croissantes des étoiles lorsque nous regardons le centre galactique. Nous avons ainsi pu en déduire la masse totale des trous noirs », a déclaré le professeur Romani.

Les auteurs estiment que la masse du trou noir est 28 milliards de fois celle du Soleil, qualifiant la paire de trou noir binaire le plus lourd jamais mesuré.

Non seulement cette mesure fournit un contexte précieux pour la formation du système binaire et l’histoire de la galaxie hôte, mais elle conforte la théorie de longue date selon laquelle la masse du trou noir supermassif binaire joue un rôle clé dans la perturbation d’une fusion potentielle.

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« Les archives de données de l'Observatoire international Gemini contiennent une mine d'or de découvertes scientifiques inexploitées », a déclaré le Dr Martin Steele, directeur du programme NSF à l'Observatoire international Gemini.

« Les mesures collectives de cet énorme trou noir binaire sont un exemple frappant de l'impact potentiel de nouvelles recherches explorant ces riches archives. »

Comprendre comment ce duo se forme peut aider à prédire comment et quand il fusionnera, et un ensemble de preuves suggère que le couple se forme à travers plusieurs fusions de galaxies.

La première est que B2 0402+379 est un « amas fossile », ce qui signifie qu’il est le résultat de la fusion d’un certain nombre d’étoiles et de gaz dans un amas de galaxies entier en une seule galaxie massive.

De plus, la présence de deux trous noirs supermassifs, ainsi que leurs grandes masses combinées, suggèrent qu’ils résultent de la fusion de plusieurs trous noirs plus petits provenant de plusieurs galaxies.

Après la fusion des galaxies, les trous noirs supermassifs n’entrent pas en collision frontale. Au lieu de cela, ils commencent à se tirer dessus lorsqu’ils s’installent sur une orbite spécifique.

À chaque passage que vous effectuez, l’énergie est transférée des trous noirs aux étoiles qui les entourent.

Au fur et à mesure qu’ils perdent de l’énergie, la paire se rapproche de plus en plus jusqu’à ce qu’ils ne soient plus qu’à des années-lumière l’un de l’autre, où le rayonnement gravitationnel prend le dessus et ils fusionnent.

Ce processus a été observé directement dans des paires de trous noirs de masse stellaire – le premier cas de ce type jamais enregistré remonte à 2015 via la détection d’ondes gravitationnelles – mais n’a jamais été observé dans un binaire de type supermassif.

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Grâce à de nouvelles connaissances sur la masse extrêmement importante du système, les astronomes ont conclu qu'un nombre exceptionnellement élevé d'étoiles aurait été nécessaire pour ralentir suffisamment l'orbite binaire et les rapprocher à ce point.

Ce faisant, les trous noirs semblent avoir éjecté presque toute la matière dans leur environnement, laissant le noyau galactique dépourvu d’étoiles et de gaz.

Sans plus de matériel disponible pour ralentir davantage l'orbite de la paire, leur fusion s'est arrêtée dans ses phases finales.

Le professeur Romani a déclaré : « Les galaxies contenant des paires de trous noirs plus légers semblent généralement avoir suffisamment d’étoiles et de masse pour rapprocher rapidement les deux. »

« Comme cette paire est si lourde, il aurait fallu beaucoup d'étoiles et de gaz pour faire le travail. Mais le duo a nettoyé la galaxie centrale de cette matière, la laissant inactivée et accessible pour notre étude. »

Il reste à déterminer si les deux hommes surmonteront leur stase et finiront par fusionner sur des échelles de temps de plusieurs millions d’années, ou s’ils continueront pour toujours dans les limbes orbitaux.

S’ils fusionnent, les ondes gravitationnelles qui en résulteront seront 100 millions de fois plus puissantes que celles résultant de la fusion de trous noirs de masse stellaire.

Il est possible que la paire puisse surmonter cette distance finale via une autre fusion de galaxies, ce qui pomperait le système avec du matériel supplémentaire, ou peut-être un troisième trou noir, pour ralentir suffisamment l'orbite de la paire pour la fusion.

Cependant, étant donné le statut de B2 0402+379 en tant qu'amas fossile, une autre fusion galactique est peu probable.

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« Nous sommes impatients de poursuivre les investigations sur le noyau de B2 0402+379, où nous examinerons la quantité de gaz présente », a déclaré Tirth Surti, étudiant de premier cycle à l'Université de Stanford.

« Cela devrait nous permettre de mieux comprendre si les trous noirs supermassifs pourraient éventuellement fusionner ou s'ils resteraient bloqués sous forme binaire. »

le résultats apparaît dans Journal d'astrophysique.

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Tirth Surti et autres. 2024. Cinématique centrale et masse du trou noir 4C+37.11. a B c 960, 110 ; est ce que je: 10.3847/1538-4357/ad14fa

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