science
Les astrophysiciens résolvent le « problème final du parsec » de longue date.
Les chercheurs ont lié l’énorme masse Trou noir La combinaison avec les interactions de la matière noire résoudrait un problème astronomique de longue date et fournirait de nouvelles informations sur la nature de la matière noire et son rôle dans l’univers.
Les chercheurs ont découvert un lien entre certains des objets les plus grands et les plus petits de l’univers : les trous noirs supermassifs et les particules de matière noire.
Leurs nouveaux calculs révèlent que des paires de trous noirs supermassifs (SMBH) peuvent fusionner en un seul trou noir plus grand en raison du comportement auparavant ignoré des particules de matière noire, suggérant une solution au « problème ultime » de longue date. Un parsec Un « problème » en astronomie.
La recherche a été décrite dans une étude récemment publiée dans la revue Lettres d’examen des documents.
Solution au problème final du Parsec
En 2023, des astrophysiciens annonçaient la découverte d’un « bourdonnement ». Ondes gravitationnelles Ils ont émis l’hypothèse que ce signal de fond provenait de millions de paires de trous noirs supermassifs en fusion, chacun étant des milliards de fois plus massif que notre Soleil.
Cependant, des simulations théoriques ont montré que lorsque des paires de ces corps célestes géants se rapprochent en spirale, leur approche s’arrête lorsque la distance qui les sépare est d’environ un parsec – une distance d’environ trois années-lumière – empêchant ainsi une fusion.
Simulation de la lumière émise par un système binaire d’un trou noir supermassif où le gaz environnant est optiquement mince (transparent). Il est vu sous un angle d’inclinaison de 72 degrés, ou sous un angle partiel au-dessus du plan du disque. La lumière émise représente toutes les longueurs d’onde. Crédit image : NASACentre de vol spatial Goddard/Scott Noble ; Données de simulation, Dascoli et al. 2018
Ce « dernier problème de parsec » était non seulement en contradiction avec la théorie selon laquelle la fusion des trous noirs supermassifs était à l’origine du bruit de fond des ondes gravitationnelles, mais il était également en contradiction avec la théorie selon laquelle les trous noirs supermassifs résultent de la fusion de trous noirs moins massifs.
« Nous montrons que l’inclusion de l’effet jusqu’alors ignoré de la matière noire peut aider les trous noirs supermassifs à surmonter ce parsec », explique l’un des auteurs de l’étude, Gonzalo Alonso Alvarez, chercheur postdoctoral au Département de physique de l’Université de Toronto et au Département de recherche. Physique et Trotter Space Institute de l’Université McGill Le dernier de la séparation et de l’intégration. « Nos calculs expliquent comment cela a pu se produire, contrairement à ce que l’on pensait auparavant. »
Les co-auteurs de cet article incluent le professeur James Klein de l’Université McGill CERN Département de physique théorique de Suisse et Caitlin Dewar, étudiante à la maîtrise ès sciences en physique à l’Université McGill.
Le rôle de la matière noire dans les fusions de trous noirs
On pense que les trous noirs supermassifs sont situés au centre de la plupart des galaxies, et lorsque deux galaxies entrent en collision, les trous noirs supermassifs tombent sur des orbites l’un autour de l’autre. Lorsque les trous noirs supermassifs tournent autour les uns des autres, l’attraction gravitationnelle des étoiles proches les attire et les ralentit. En conséquence, les trous noirs supermassifs tournent vers l’intérieur et fusionnent.
Des modèles de fusion précédents ont montré que lorsque les trous noirs supermassifs s’approchent à environ un parsec, ils commencent à interagir avec le nuage de matière noire ou couronne dans lequel ils résident. Elle a noté que la gravité des trous noirs supermassifs en spirale expulse les particules de matière noire du système et que la rareté de la matière noire qui en résulte signifie que l’énergie ne provient pas de la paire et que leurs orbites mutuelles ne se contractent plus.
Alors que ces modèles excluaient l’influence de la matière noire sur les orbites des trous noirs supermassifs, le nouveau modèle développé par Alonso Alvarez et ses collègues révèle que les particules de matière noire interagissent entre elles de telle manière qu’elles ne sont pas dispersées. La densité du halo de matière noire reste suffisamment élevée pour que les interactions entre les particules et les trous noirs supermassifs continuent de détériorer les orbites des trous noirs supermassifs, ouvrant la voie à des fusions.
Effets sur les ondes gravitationnelles et la matière noire
« La possibilité que les particules de matière noire interagissent les unes avec les autres est une hypothèse que nous avons formulée, et c’est un élément supplémentaire que tous les modèles de matière noire ne contiennent pas », explique Alonso Alvarez. « Notre argument est que seuls les modèles qui contiennent cet élément en sont capables. pour résoudre le problème final du parsec.
Le fond acoustique généré par ces collisions cosmiques massives est constitué d’ondes gravitationnelles dont les longueurs d’onde sont bien plus longues que celles trouvées dans l’univers. Il a été découvert pour la première fois en 2015 Par des astrophysiciens travaillant sur l’Observatoire des ondes gravitationnelles à interféromètre laser (Légo). Ces ondes gravitationnelles ont été créées par la fusion de deux trous noirs, d’une masse environ 30 fois supérieure à celle du Soleil.
Ces bruits de fond ont été observés ces dernières années par des scientifiques travaillant sur la synchronisation des pulsars. L’appareil détecte les ondes gravitationnelles en mesurant les différences subtiles dans les signaux des pulsars, qui sont des étoiles à neutrons en rotation rapide qui émettent de puissantes impulsions radio.
« Une prédiction de notre proposition est que le spectre des ondes gravitationnelles observé par… Pulsar « Les réseaux de synchronisation devraient être atténués aux basses fréquences », explique Klein. « Les données actuelles indiquent déjà ce comportement, et de nouvelles données pourraient le confirmer dans les prochaines années. »
En plus de fournir un aperçu des fusions de matière noire infrarouge et du signal de fond des ondes gravitationnelles, le nouveau résultat ouvre également une fenêtre sur la nature de la matière noire.
« Notre travail est une nouvelle façon de nous aider à comprendre la nature des particules de la matière noire », explique Alonso Alvarez. « Nous avons découvert que l’évolution des orbites des trous noirs est très sensible à la microphysique de la matière noire, ce qui signifie que nous pouvons utiliser les observations. de fusions de trous noirs supermassifs pour mieux comprendre ces particules.
Par exemple, les chercheurs ont découvert que les interactions entre les particules de matière noire qu’ils ont modélisées expliquent également la forme des halos de matière noire galactiques.
« Nous avons découvert que le problème ultime du parsec ne peut être résolu que si les particules de matière noire interagissent à un rythme capable de modifier la répartition de la matière noire à l’échelle galactique », explique Alonso Alvarez. « C’était inattendu en raison des échelles physiques auxquelles les processus se produisent. sont séparés par trois ordres de grandeur ou plus.
Référence : « La matière noire à interaction automatique résout le problème final du parsec pour les fusions de trous noirs supermassifs » par Gonzalo Alonso Alvarez et James M. Klein et Caitlin Dewar, 9 juillet 2024, Lettres d’examen des documents.
est ce que je: 10.1103/PhysRevLett.133.021401
L’étude a été financée par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada.
« Spécialiste de la télévision sans vergogne. Pionnier des zombies inconditionnels. Résolveur de problèmes d’une humilité exaspérante. »
29 août 2024
Le chef du commandement spatial américain espère que la prochaine fois que la Chine lancera un missile laissant derrière elle des débris spatiaux de longue durée, Pékin avertira Washington à l’avance, plutôt que de laisser les États-Unis découvrir par eux-mêmes le chaos orbital.
Parlez dans L’efficacité du Mitchell Institute for Aerospace Studies Lors d’une réunion à la base spatiale Peterson, au Colorado, le 28 août, le général Stephen N. Whiting a souligné deux incidents récents impliquant des débris spatiaux chinois comme étant une source de préoccupation et la nécessité d’améliorer la communication à l’avenir.
« Nous venons de voir le lancement de leur version de Constellation du soleil « Cela a laissé plus de 300 débris en orbite – une fusée Longue Marche 6A », a déclaré Whiting. « Il y a moins de deux ans, ils avaient une autre fusée, qui a mis plus de 500 débris à longue durée de vie… J’espère que la prochaine fois. que « Dans un missile comme celui-ci, il laisse beaucoup de débris. Ce ne sont pas nos capteurs qui détectent cela en premier, mais nous obtenons des communications qui nous aident à comprendre cela, tout comme nous communiquons avec les autres. »
L’incident le plus récent impliquant une fusée Longue Marche 6A s’est produit au début du mois, lorsque le lanceur transportait les 18 premiers satellites d’une constellation de communications prévue pour rivaliser avec Starlink. La fusée s’est brisée en orbite terrestre basse (LEO) quelques jours plus tard, répandant des débris et suscitant des inquiétudes parmi les experts. La société privée de suivi spatial a rapporté que la désintégration pourrait produire plus de 10… 900 épaves shrapnel.
Whiting a noté que les débris provenaient de l’étage supérieur de la fusée après le lancement des satellites, indiquant que la mission était « généralement réussie ». Cependant, à des altitudes plus élevées, les débris resteront en orbite plus longtemps.
« Nous ne voulons certainement pas voir ce genre de débris », a ajouté Whiting.
Les débris se trouvent généralement sur des orbites inférieures à 600 km (373 miles). Il revient sur Terre après quelques annéesÀ une altitude de 800 km, sa décomposition peut prendre des siècles. Avec de plus en plus de satellites en orbite terrestre basse et des débris persistants provenant de lancements peu judicieux, La probabilité de collisions continue d’augmenter.
Selon le général à la retraite Kevin Shelton, directeur du Centre d’excellence sur l’énergie spatiale du Mitchell Institute, les États-Unis ont déjà eu des problèmes similaires avec des débris à haute altitude, mais ont commencé à évacuer le carburant et les gaz des étages de fusée avant d’entrer en orbite. Cette pratique réduisait les débris et le risque de désintégration, et la Russie l’adopta peu après. Whiting a déclaré qu’on ne savait pas actuellement si la Chine utilisait cette méthode.
« Depuis des décennies, les États-Unis s’intéressent tellement à l’espace que nous avons mis la grande majorité de nos données de suivi à la disposition du monde entier », a déclaré Whiting. « Chaque jour, nous analysons tous les satellites actifs à la recherche de tous ces débris, et nous en informons tout le monde, y compris les Chinois et les Russes… parce que nous ne voulons pas que les satellites heurtent des débris et laissent derrière eux d’autres débris. »
Le développement rapide des capacités spatiales et l’augmentation significative des déploiements de satellites par la Chine et la Russie restent une préoccupation majeure quant à la manière dont les États-Unis abordent le domaine spatial. Chef adjoint des opérations spatiales, le général Michael A. Gotlin a souligné que les récentes mesures prises par ces pays prouvent leur intention d’opérer de manière dangereuse dans ce domaine.
« Ils créent beaucoup de débris et d’orbites que nous devons contourner, ou ils mettent en danger des choses comme la Station spatiale internationale », a déclaré Gotlin lors du Sommet AFCEA/INSA sur le renseignement et la sécurité nationale à Rockville, Maryland, le 28 août. Il a ajouté : « Ils ne se soucient même pas de la sécurité des astronautes. Si ce n’est pas dangereux et non professionnel, je ne sais pas ce que c’est. »
En novembre 2021, la Russie a procédé à un test de missile antisatellite, aboutissant à la création d’un Grande quantité de débris En orbite terrestre basse, ce qui présente un danger pour la Station spatiale internationale et incite l’équipage à prendre des mesures de précaution. En outre, Moscou a également été témoin Une série de fuites de liquide de refroidissement Ces dernières années, la Chine a lancé son propre vaisseau spatial. Même s’il n’y a pas de négociations prévues avec la Russie sur le développement spatial, les espoirs sont grands d’une communication plus active avec Pékin sur les alertes spatiales.
« Nous donnons ces avis aux Chinois, et au cours de l’année dernière, nous avons vu à plusieurs reprises qu’ils nous ont donné quelques avis en retour, et je pense que c’est une chose positive. Nous n’avons aucune discussion. prévu avec la Russie », a déclaré Whiting.
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science
À la recherche de pierres précieuses : caractérisation de six planètes géantes en orbite autour de naines froides
Données d’imagerie à contraste élevé pour toutes les cibles. Dans chaque panneau, nous montrons la limite de contraste de 5σ atteinte en fonction de la séparation angulaire de l’étoile hôte pour chaque ensemble de données à contraste élevé. Nous traçons également des cachets postaux de 1,4″ × 1,4″ d’images NESSI reconstruites en bande z (encadré à droite dans chaque panneau) pour toutes les cibles et des images AO (encarts à gauche) pour TOI-5414, TOI-5616, TOI-5634A et TOI-6034. — astro-ph.EP
Les exoplanètes géantes transitant autour d’étoiles naines de type M (GEMS) sont rares, en raison de la faible masse de leurs étoiles hôtes. Cependant, la couverture de l’ensemble du ciel par TESS a permis d’en détecter un nombre croissant pour permettre des enquêtes statistiques telles que le GEMS Search Survey.
Dans le cadre de cet effort, nous décrivons les observations de six planètes géantes en transit, qui incluent des mesures de masse précises pour deux GEMS (K2-419Ab, TOI-6034b) et une validation statistique de quatre systèmes, qui incluent une vérification et des limites de masse supérieures pour trois d’entre elles. (TOI-5218b, TOI-6034b). 5616b, TOI-5634Ab), tandis que le quatrième système – TOI-5414b – est classé comme « planète potentielle ».
Nos observations incluent les vitesses radiales du Habitable Zone Planet Finder sur le télescope Hobby-Eberly et de l’observatoire Maroon-X sur Gemini-North, ainsi que la photométrie et l’imagerie à contraste élevé provenant de plusieurs installations au sol. En plus de la photométrie TESS, K2-419Ab a également été observé et validé statistiquement dans le cadre de la mission K2 au cours des campagnes 5 et 18, qui fournit des contraintes orbitales et planétaires précises malgré la faible luminosité de l’étoile hôte et la longue période orbitale d’environ 20,4 jours.
Avec une température d’équilibre de seulement 380 K, K2-419Ab est l’une des planètes en transit les plus froides et les mieux caractérisées connues. TOI-6034 a un compagnon tardif de type F à environ 40 secondes d’arc, ce qui en fait la première étoile hôte GEMS à avoir un ancien compagnon binaire sur la séquence principale. Ces confirmations s’ajoutent au petit échantillon existant de planètes en transit GEMS confirmées.
Shubham Kanodia, Arvind F. Gupta, Caleb I. Canas, Lea Marta Bernabo, Varghese Reggie, T. Hahn, Madison Brady, Andreas Seyfart, William D. Cochrane, Nydia Morrell, Ritvik Basant, Jacob Bean et Chad F. Bender, Zoé L. De Bors, Alison Perella, Alexina Birkholz, Nina Brown, Franklin Chapman, David R. Ciardi, Catherine A. Clark, Ethan J. Cotter, Scott A. Diddams, Samuel Halverson, Susan Hawley, Leslie Hebb, Ray Holcomb, Steve B. Howell, Henry A. Kobolnicki, Adam F. Kowalski, Alexander Larsen, Jessica Libby Roberts, Andrea S. J. Lin, Michael B. Lund, Raphael Locke, Andrew Munson, Joe B. Ninan, Brooke A. Parker, Nishka Patel, Michael Rudrak, Gabrielle Ross, Arpita Roy, Christian Schwab, Jomundur Stefansson, Aubrey Thoms, Andrew Vanderberg
Commentaires : Accepté dans AJ
Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP)
Citer ce qui suit : arXiv:2408.14694 [astro-ph.EP] (ou arXiv :2408.14694v1 [astro-ph.EP] (pour cette version)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2408.14694
Concentrez-vous pour en savoir plus
Date de publication
De : Shubham Kanodia
[v1] Lundi 26 août 2024, 23:47:24 UTC (5 169 Ko)
https://arxiv.org/abs/2408.14694
Astrobiologie
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La Federal Aviation Administration des États-Unis a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX dans l’attente d’une enquête sur un rare accident d’atterrissage au large des côtes.
La Federal Aviation Administration a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX en attendant une enquête visant à déterminer pourquoi le propulseur du premier étage s’est arrêté. Collision avec un bateau de débarquement tôt mercredi après avoir contribué au lancement d’un autre lot de satellites Internet Starlink.
après Se lever Après avoir reporté mardi soir le lancement du vaisseau spatial avec équipage Polaris Dawn en raison de prévisions météorologiques à long terme défavorables, SpaceX a continué à travailler sur le premier des lancements consécutifs de satellites Starlink, un depuis la Floride et un depuis la Californie.
Mais le deuxième vol a été annulé après que le premier étage utilisé lors du lancement en Floride s’est brisé et est tombé dans l’océan Atlantique alors qu’il tentait d’atterrir sur un drone SpaceX stationné à des centaines de kilomètres au nord-est de Cap Canaveral.
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La FAA a déclaré qu’elle ordonnerait une enquête, immobilisant efficacement les fusées Falcon 9 de SpaceX – y compris la fusée Polaris Dawn – jusqu’à ce que l’enquête soit terminée et que les mesures correctives soient approuvées.
« Le retour en vol de la fusée Falcon 9 dépend de la détermination par la FAA que tout système, processus ou procédure lié à l’anomalie n’a pas d’impact sur la sécurité publique », a déclaré la FAA dans un communiqué.
« En outre, SpaceX devra peut-être demander et obtenir l’approbation de la FAA pour modifier sa licence qui inclut des actions correctives et satisfaire à toutes les autres exigences de licence », a ajouté l’agence.
Mardi soir, SpaceX a reporté un lancement prévu mercredi Mission Aube PolarisLe lancement d’un vol commercial comprenant la première sortie dans l’espace par une organisation non gouvernementale a été reporté à vendredi au plus tôt en raison des conditions météorologiques attendues à la fin de la mission. Le lancement a été suspendu indéfiniment dans l’attente d’une enquête sur l’accident à l’atterrissage.
L’échec de l’atterrissage a mis fin à une séquence de 267 récupérations consécutives réussies de boosters remontant à février 2021. Cependant, le deuxième étage de la fusée Falcon 9 a réussi à transporter 21 satellites Starlink sur leur orbite prévue.
L’atterrissage du premier étage semblait normal jusqu’au moment de l’atterrissage, lorsque plus de flammes que d’habitude sont apparues autour de la base de la fusée à l’approche du pont de la fusée. L’une des jambes d’atterrissage s’est effondrée immédiatement après l’atterrissage et la fusée d’appoint, masquée par le feu et la fumée, s’est renversée par-dessus le côté de la péniche de débarquement dans l’océan Atlantique.
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« Après une ascension réussie, le premier étage d’une fusée Falcon 9 s’est retourné après son atterrissage sur le vaisseau spatial sans pilote ‘Zero Gravity' », SpaceX Il a dit sur les réseaux sociaux« Les équipes évaluent les données de vol et l’état du missile. »
Il s’agissait du 23e premier étage de la fusée B1062, qui s’est avéré être son dernier lancement et atterrissage, un nouveau record de réutilisabilité. SpaceX autorise les premiers étages de la fusée Falcon 9 pour un maximum de 40 vols par étage.
Peu de temps après le déploiement des satellites Starlink en Floride, la société a annulé le lancement en Californie, qui était prévu à 5 h 58 HAE, pour donner aux ingénieurs plus de temps pour examiner la télémétrie et les séquences vidéo, à la recherche de tout signe de problème. affecter d’autres missiles.
« Retrait de notre deuxième lancement @Starlink la nuit pour donner à l’équipe le temps d’examiner les données d’atterrissage du booster du lancement précédent », a déclaré SpaceX. Il a dit« Une nouvelle date de lancement cible sera partagée une fois disponible. »
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