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Les collisions d’étoiles à neutrons repoussent les limites de la physique extrême

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Les collisions d’étoiles à neutrons repoussent les limites de la physique extrême

Lorsque des étoiles à neutrons entrent en collision, elles créent l’un des événements les plus passionnants et les plus complexes de l’univers. Les étoiles à neutrons, vestiges d’étoiles effondrées, sont incroyablement denses et petites.

Lorsque deux de ces étoiles sont proches l’une de l’autre, elles se rapprochent et finissent par entrer en collision. Cette collision génère une chaleur intense et de merveilleux phénomènes physiques.

Qu’est-ce qu’une étoile à neutrons ?

Une étoile à neutrons est le reste compact d’une étoile massive ayant subi une explosion de supernova.

Lorsqu’une étoile pesant entre 8 et 20 fois la masse de notre Soleil épuise son combustible nucléaire, elle s’effondre sous sa propre gravité. Le noyau est tellement comprimé que les protons et les électrons se combinent pour former des neutrons, créant ainsi une étoile à neutrons.

Ces étoiles ne mesurent qu’environ 20 kilomètres (12 miles) de diamètre, mais leur masse est environ deux fois celle du Soleil. Pour mettre sa densité en perspective, une cuillère à café de matière d’étoile à neutrons pourrait peser environ un milliard de tonnes sur Terre.

Les étoiles à neutrons ont des champs magnétiques extrêmement puissants et peuvent tourner rapidement, émettant des faisceaux de rayonnement qui peuvent être détectés comme des pulsars.

Malgré leur petite taille, les étoiles à neutrons constituent un laboratoire unique pour étudier le comportement de la matière dans des conditions extrêmes, contribuant ainsi à notre compréhension de la physique fondamentale.

La physique cachée des fusions d’étoiles à neutrons

Des simulations récentes menées par des physiciens de Université d’État de Pennsylvanie Fournit de nouvelles informations sur les collisions d’étoiles à neutrons. Les simulations ont révélé que les neutrinos chauds, qui sont de petites particules presque sans masse, peuvent être brièvement piégés à l’interface où les étoiles fusionnent.

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Cela ne dure que 2 à 3 millisecondes, pendant lesquelles les neutrinos interagissent avec la matière stellaire, contribuant ainsi à ramener les particules vers l’équilibre.

« Pour la première fois en 2017, nous avons observé des signaux, notamment des ondes gravitationnelles, provenant de la fusion de deux étoiles à neutrons binaires », a déclaré Pedro Luis Espino, chercheur postdoctoral à Penn State et à l’UC Berkeley, qui a dirigé la recherche.

« Cette découverte a suscité un grand intérêt pour l’astrophysique des étoiles à neutrons binaires. Comme nous ne pouvons pas reproduire ces événements en laboratoire, les simulations basées sur la théorie de la relativité générale d’Einstein sont le meilleur outil pour les comprendre. »

La nature des étoiles à neutrons

On pense que les étoiles à neutrons sont presque entièrement constituées de neutrons. Leur étonnante densité, surpassée seulement par les trous noirs, résulte de la fusion de protons et d’électrons en neutrons.

Le professeur David Radice, chef de l’équipe de recherche, a expliqué : « Avant leur fusion, les étoiles à neutrons sont en réalité froides, même si leurs températures atteignent des milliards de degrés Kelvin. »

« Leur densité signifie que cette chaleur ajoute très peu à l’énergie du système. Cependant, lors de l’impact, la température de l’interface peut atteindre des milliards de degrés Kelvin. Les photons ne peuvent pas s’échapper de cet environnement dense pour dissiper la chaleur, de sorte que les étoiles se refroidissent en émettant des neutrinos. »

Réactions post-collision

Lors d’une collision, les neutrons des étoiles se décomposent en protons, électrons et neutrinos.

Les conséquences directes de ce processus sont restées longtemps un mystère en astrophysique. Pour résoudre ce problème, l’équipe de recherche a créé des simulations détaillées qui modélisent la fusion et la physique qui en résulte.

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Ces simulations, qui nécessitent une puissance de calcul massive, ont montré que même les neutrinos peuvent être brièvement piégés par la chaleur et la densité de la collision.

En déséquilibre avec les noyaux d’étoiles plus froides, ces neutrinos chauds interagissent avec la matière stellaire.

« Ces événements extrêmes repoussent les limites de notre compréhension de la physique », a noté le professeur Radice. « La courte phase de non-équilibre de 2 à 3 millisecondes est celle où la physique la plus intéressante se produit. Une fois l’équilibre rétabli, la physique devient plus compréhensible. »

Implications pour le contrôle des fusions

Les interactions lors de la fusion peuvent affecter les signaux que nous détectons sur Terre à partir de ces événements.

« La façon dont les neutrinos interagissent avec la matière stellaire et sont émis affecte les oscillations du reste fusionné », a expliqué Espino.

« Cela affecte les signaux d’ondes électromagnétiques et gravitationnelles observés sur Terre. La prochaine génération de détecteurs d’ondes gravitationnelles peut être conçue pour détecter ces différences de signaux. Ainsi, nos simulations améliorent non seulement notre compréhension, mais guident également les futures expériences et observations. »

Ces simulations révolutionnaires ouvrent de nouvelles fenêtres sur la physique des collisions d’étoiles à neutrons, nous aidant à comprendre l’un des phénomènes les plus extrêmes et les plus fascinants de l’univers.

L’étude est publiée dans la revue Lettres d’examen physique.

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La mission Juice de l’ESA survolera la Terre en août 2024

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La mission Juice de l’ESA survolera la Terre en août 2024

La sonde Jupiter de l’Agence spatiale européenne, Juice, devrait survoler la Terre et la Lune les 19 et 20 août 2024 et pourrait devenir un objet visible dans le ciel nocturne.

Dans ce que l’Agence spatiale européenne décrit comme une « double première mondiale », le Jupiter Icy Moons Explorer (JUS) effectuera le tout premier survol de la Lune et la toute première manœuvre d’assistance gravitationnelle double.

Le survol est effectué dans le cadre de la mission de Gus vers Jupiter et utilisera la gravité terrestre pour modifier la vitesse et la direction du vaisseau spatial alors qu’il se dirige vers la planète géante gazeuse.

C’est ce qu’on appelle « l’assistance gravitationnelle ».

Un diagramme montrant le voyage du vaisseau spatial Juice vers Jupiter, y compris un survol en août 2024. Cliquez sur l’image pour l’agrandir. Droits d’auteur : Agence spatiale européenne

Explication du vol de Juice Earth

La mission Juice de l’Agence spatiale européenne vise à étudier Jupiter, la plus grande planète du système solaire, et ses lunes glacées galiléennes Europe, Ganymède et Callisto.

La mission Juice a décollé de la Terre le 14 avril 2023 et a commencé son voyage vers Jupiter. Alors, que fait cette mission pendant son retour sur Terre ? Ne devrait-elle pas être en route vers là-bas ?

Envoyer un vaisseau spatial de la Terre vers un autre corps du système solaire n’est pas aussi simple que de tracer une ligne droite entre les deux et de suivre ce chemin.

Jupiter se trouve à 800 millions de kilomètres de la Terre, donc un vaisseau spatial comme Juice devrait être lancé sur une fusée puissante pour pouvoir échapper à la gravité de notre planète et commencer son voyage à travers le système solaire.

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Si Juice se dirigeait directement vers Jupiter, il lui faudrait une énorme quantité de carburant pour s’arrêter efficacement une fois atteint le système Jupiter, afin que Juice puisse entrer sur une orbite stable autour de la planète et ne pas simplement survoler.

Ce freinage peut être effectué tôt en vol en utilisant la gravité d’autres planètes pour modifier la trajectoire du vaisseau spatial, lui permettant ainsi de changer de direction et de ralentir.

Parfois, la gravité de la planète peut être utilisée pour accélérer le vaisseau spatial, permettant à la sonde de se précipiter vers l’objet en question avant de s’envoler au dernier moment.

La mission Juice de l'ESA a été lancée le 14 avril 2023. Copyright : ESA - M.  Pédos
La mission Juice de l’ESA a été lancée le 14 avril 2023. Copyright : ESA – M. Pédos

Que se passera-t-il pendant le vol ?

À mesure que Juice s’approche de la Terre, la gravité de notre planète modifiera la trajectoire de Juice dans l’espace, le ralentissant et le redirigeant sur une autre trajectoire pour un survol de Vénus en août 2025.

Le jus accélérera en passant devant Vénus, puis deux fois devant la Terre.

Alors pourquoi ne pas profiter de ce survol de la Terre et de la Lune en 2024 pour accélérer le rover Juice ?

« De manière quelque peu contre-intuitive, utiliser les survols de la Lune et de la Terre pour ralentir le véhicule à ce stade de son voyage est en réalité plus efficace que d’utiliser les survols de la Lune pour l’accélérer », explique l’Agence spatiale européenne.

Un diagramme montrant l'approche de Joss vers la Terre le 20 août 2024. Droit d'auteur : Agence spatiale européenne
Un diagramme montrant l’approche de Juice vers la Terre le 20 août 2024. Cliquez pour agrandir. Droits d’auteur : Agence spatiale européenne

« Si nous avions utilisé ce survol pour donner un coup de pouce à Joss vers Mars, nous aurions dû attendre longtemps avant le prochain survol planétaire.

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« Cette première manœuvre de « freinage » est un moyen de raccourcir le chemin à travers le système solaire interne. »

« C’est comme traverser un couloir très étroit, très rapidement, avec la manette des gaz poussée au maximum alors que la marge au bord de la route n’est que de quelques millimètres », explique Ignacio Tanco, directeur des opérations du vaisseau spatial de Juice Spacecraft.

Du 17 au 22 août, Juice sera en contact avec des stations au sol du monde entier, où les ingénieurs surveillent les données et effectuent les ajustements nécessaires.

Récompense de connaissances

Les instruments de Juice seront allumés lorsque le vaisseau spatial passera près de la Lune et de la Terre.

Cela permettra à l’équipe de tester pour la première fois la capacité des appareils à collecter des données sur un objet du système solaire dans l’espace.

Cela donne à l’équipe scientifique une bonne occasion de calibrer et d’ajuster les instruments avant que Joyce n’arrive à Jupiter.

La Terre vue de l'espace, Juice Explorer, 14 avril 2023 Copyright : ESA/Juice/JMC, CC BY-SA 3.0 IGO
La Terre depuis l’espace, capturée par la sonde spatiale JUICE, le 14 avril 2023. Crédit image : ESA/Juice/JMC, CC BY-SA 3.0 IGO

Le jus sera-t-il visible depuis le sol ?

Selon l’Agence spatiale européenne, il est peut-être possible de voir le rover Juice depuis la Terre pendant son survol, mais il lui faudra un ciel dégagé et, surtout, être au bon endroit.

L’approche la plus proche de Juice de la Terre aura lieu à 23h57 CEST le 20 août (01h57 UTC le 21 août) 2024.

L’astéroïde survolera l’Asie du Sud-Est et l’océan Pacifique, ce qui signifie que n’importe qui dans cette partie du monde pourra le voir dans le ciel nocturne.

Vous aurez besoin de jumelles puissantes ou d’un télescope si vous souhaitez apercevoir le vaisseau spatial Juice.

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Mais ce qui est peut-être plus intéressant, c’est le point de vue de Gus sur nous, plutôt que l’inverse.

Le vaisseau spatial dispose de deux caméras d’observation à son bord et prendra des photos tout au long du survol entre la Lune et la Terre.

Nous espérons le voir largement diffusé sur ce site et sur nos réseaux sociaux.

Si vous parvenez à apercevoir (ou même une photo ?) de Juice en vol, partagez-le avec nous à [email protected].

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Une nouvelle étude identifie des zones de protection potentielles pour les requins en voie de disparition en Turquie

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Une nouvelle étude identifie des zones de protection potentielles pour les requins en voie de disparition en Turquie

Une femelle S. oculata mesurant 69,6 cm et ses trois petits mesurant environ 20, 21,5 et 23 cm (estimés grâce à un programme informatique), ont été capturés dans le golfe de Fethiye le 26 mars 2023. Copyright : Aileen Ullmann.

Trois zones potentiellement critiques pour les requins anges ont été identifiées en Méditerranée orientale, notamment dans le golfe de Fethiye et le golfe d’Antalya en Turquie, qui font partie de la Riviera turque, et dans le détroit de Çanakkale ou Dardanelles, dans la partie nord-ouest du pays. .

dans Étude récente Publié dans la revue poissonDes chercheurs de Mersea Marine Consulting, de la Sea Around Us Initiative de l’Université de la Colombie-Britannique et du Shark Trust ont compilé et consolidé de nouveaux enregistrements des requins anges, des requins anges lisses et des requins anges en dents de scie en voie de disparition dans les eaux turques de 2018 à 2023.

Non seulement les chercheurs ont confirmé l’existence de certains individus restants, mais ils ont également découvert les zones où les animaux se nourrissaient et se reproduisaient le plus probablement, les engins de pêche qui mettaient en danger leur survie et les stratégies qui pouvaient être suivies pour éviter de les pousser vers l’extinction.

Le Dr Aileen Ullman, directrice de Mercia Consulting et auteur principal de l’étude, a déclaré : « Nous avons identifié 80 spécimens de requins anges récemment découverts dans les eaux turques. Il s’agit d’une découverte importante, car ces espèces sont en danger d’extinction à l’état sauvage. car leur nombre a diminué de 80 % en au moins 100 au cours des trois dernières générations.

« Ces requins sont particulièrement vulnérables aux chaluts benthiques et aux filets maillants car ce sont des prédateurs qui attendent et se cachent dans les sédiments du fond marin pour ensuite émerger soudainement pour chasser leurs proies inattendues. »

Les enregistrements de requins anges ont été principalement collectés auprès de petits pêcheurs locaux qui ont capturé des requins anges par hasard, à partir de comptes de réseaux sociaux et de certains enregistrements de la littérature scientifique. Ces pêcheurs ont reçu une formation sur la façon de présenter leurs prises à l’équipe du projet après avoir été informés de l’importance de l’étude et du statut en voie de disparition des requins anges selon l’Union internationale pour la conservation de la nature. Ils ont également été informés qu’en vertu de la loi turque, des amendes ne sont imposées que pour le transport et la vente de requins et non pour les prises accessoires.

« Les trois espèces de requins-anges sont protégées par la loi nationale sur la pêche, ce qui signifie que des amendes de 850 dollars américains sont imposées à ceux qui les capturent, les transportent ou les vendent intentionnellement », a déclaré le Dr Ullmann. ne pas vouloir signaler une espèce interdite.

« Cependant, une fois qu’ils réalisent, grâce à des campagnes de sensibilisation, qu’ils ne seront pas pénalisés pour les prises accessoires relâchées, les pêcheurs deviennent plus disposés à partager leurs enregistrements, améliorant ainsi les rares connaissances sur la biologie et la répartition des requins anges. »

En plus de partager des informations avec les pêcheurs, les chercheurs leur ont montré comment donner la priorité à la libération en toute sécurité des requins, car les requins anges, en particulier, survivent lorsqu’ils sont empêtrés dans des engins de pêche en raison de leurs besoins naturellement faibles en oxygène. Seuls les cas extrêmes entraînent la mort.

Ces interactions ont conduit à la signalisation de 38 individus dans le golfe de Fethiye, 18 individus dans la région de Canakkale dans le nord de la mer Égée, 17 individus dans la région du golfe d’Antalya, tandis que les sept individus restants étaient localisés dans d’autres régions.

Sur la base de ces informations, notamment du fait que certaines des femelles capturées au printemps étaient enceintes et ont donné naissance à leurs petits lorsqu’elles se sont empêtrées, les chercheurs proposent d’établir des zones critiques pour les requins anges à Canakkale et Fethiye, qui abritent des habitats de reproduction.

Dans le cas de la baie de Finiki, qui fait partie du golfe d’Antalya, les pêcheurs ont signalé que les requins lisses sont couramment rencontrés dans les filets de pêche ciblant les crevettes. Une fois les crevettes capturées dans le filet, les requins anges viennent s’en nourrir. Ainsi, la zone est connue pour être une zone d’alimentation qui pourrait être transformée en zone de pêche aux requins.

Le Dr Daniel Polley, co-auteur de l’étude et chercheur principal de l’initiative Sea Around Us, a déclaré : « Sur la base des événements de reproduction, des zones d’alimentation et des spécimens trouvés, cette étude suggère que la Turquie abrite plusieurs zones critiques de requins anges qui peuvent être importantes pour la survie de l’espèce en mer Blanche est « moyenne ».

« Des informations clés relatives aux aires marines protégées, à la pêche, aux activités touristiques, au trafic maritime et aux données océanographiques sur ces zones seront bientôt incluses pour comprendre comment les zones sont utilisées et qui sont les parties intéressées afin de mieux faciliter la prise de décision pour protéger. ces domaines à l’avenir.

En plus d’incorporer leurs données dans le Plan d’action régional pour les anges de mer en Méditerranée et dans les plans d’action sous-régionaux couvrant la Turquie, les chercheurs ont utilisé ces informations comme preuve pour classer une zone du sud-est de la mer Égée comme zone importante pour les requins et les raies. Union internationale pour la conservation de la nature. Leur candidature a passé un examen externe en juillet 2023.

Plus d’information:
Aileen Ullmann et al., Identification des zones potentiellement critiques de requins anges en Turquie et en Méditerranée orientale sur la base de nouveaux enregistrements d’espèces de requins anges. Il a été déterminé grâce à la participation des pêcheurs, poisson (2024). DOI : 10.3390/poissons9070270

Fourni par Sea Around Us


la citation:Une nouvelle étude identifie des zones de protection potentielles pour les requins en danger critique d’extinction en Turquie (18 juillet 2024) Extrait le 18 juillet 2024 de https://phys.org/news/2024-07-potential-areas-critically-endangered-sharks html.

Ce document est soumis au droit d’auteur. Nonobstant toute utilisation équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie de celui-ci ne peut être reproduite sans autorisation écrite. Le contenu est fourni à titre informatif uniquement.

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Utiliser l’intelligence artificielle pour scruter et valider les théories sur les animaux

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Utiliser l’intelligence artificielle pour scruter et valider les théories sur les animaux

COLUMBUS, Ohio – En exploitant la puissance de l’apprentissage automatique, les chercheurs ont construit un cadre pour analyser les facteurs les plus importants qui contribuent à la diversité génétique d’une espèce.

L’étude a été récemment publiée dans la revue Génétique moléculaire et évolutionindique que la variation génétique entre deux espèces, Grenouille siffleuse brésilienne Et Grenouille granulairetous deux amphibiens originaires du nord-est du Brésil, se sont formés selon différents processus.

Les résultats ont montré que la diversité génétique de la grenouille siffleuse était principalement façonnée par les événements démographiques de la population en réponse aux changements d’habitat survenus au cours des 100 000 dernières années. En revanche, la diversité génétique de la grenouille granulée était principalement façonnée par des facteurs paysagers contemporains : les grenouilles relativement plus isolées, soit en raison de la distance géographique, soit d’habitats inhospitaliers, étaient plus sensibles à la variation génétique.

Bien que des études antérieures aient exploré les effets des facteurs démographiques et historiques du paysage sur la diversité génétique de ces amphibiens, elles ont été menées avec des ensembles de données distincts pour ces facteurs, ce qui rend difficile la distinction des facteurs les plus importants. Aujourd’hui, les chercheurs impliqués dans cet article sont les premiers à utiliser l’intelligence artificielle pour étudier comment les deux processus façonnent la diversité génétique de manière égale, plutôt que de faire des hypothèses manuelles sur ce qui pourrait être le plus important.

« Avant ce travail, nous devions poser des questions indépendamment car il n’était pas possible d’étudier les deux effets dans le même contexte », a-t-il déclaré. Brian Carstensco-auteur de l’étude et professeur à Évolution, écologie et biologie des organismes à l’Ohio State University. « Ce que l’IA nous permet de faire, c’est de simuler des processus qui se produisent écologiquement dans le présent et lors d’événements évolutifs profonds et de comparer ces résultats aux données réelles que nous collectons sur ces grenouilles. »

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En raison de la grande quantité de données devenues disponibles pour les généticiens et autres biologistes de la faune au cours des dernières décennies, il peut être difficile pour les chercheurs d’identifier des facteurs spécifiques qui peuvent être importants dans des expériences particulières, a déclaré Carstens. Mais en incorporant de grandes quantités d’informations dans des simulations capables de prendre en compte ces éléments en une seule analyse, il est possible d’obtenir un enregistrement plus complet de l’évolution des espèces.

« Construire et entraîner nos modèles d’IA prend du temps, mais nous voulions un modèle capable de capturer toute la diversité potentielle de l’histoire des espèces d’une manière aussi fidèle que possible à ce que nous savons de la biologie du système », Carstens dit.

Par exemple, même si les espèces examinées dans cette étude vivent dans la même région, il existe de nombreuses différences dans leur histoire naturelle. Bien que ses œufs et ses larves vivent entièrement dans l’eau, la grenouille sébulatrice se reproduit continuellement tout au long de la saison des pluies et dans des chambres souterraines, tandis que les événements de reproduction de la grenouille granulée se produisent de manière explosive car ils dépendent de fortes pluies.

En utilisant une approche d’apprentissage automatique, les chercheurs ont déterminé par simulation que leurs scénarios de modèles sont pris en charge à 100 % pour les interprétations historiques de l’expansion de la grenouille sifflée, et à plus de 99 % pour les interprétations de la grenouille granulée.

L’une des raisons pour lesquelles leur modèle est si précis est sa capacité à prendre en compte les événements démographiques récents, notamment en mesurant comment des événements tels que l’évolution humaine ou le changement de l’habitat affectent la diversité génétique animale sur une longue période de temps.

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Mais même lorsqu’ils utilisent l’IA, les chercheurs doivent faire attention à éviter les modèles trompeurs dans leurs résultats, a déclaré Carstens.

« Aucune analyse que nous effectuons ne peut capturer tous les facteurs qui ont été importants pour ces espèces pendant des millions d’années. Nous devons donc permettre une gamme de possibilités sans la rendre trop large pour qu’un modèle puisse s’adapter aux données », a-t-il déclaré. dit.

Cependant, comme les progrès technologiques permettent aux chercheurs de répondre à des questions écologiques spécifiques et de tester de nouvelles hypothèses, leurs travaux sont un précurseur dans la création d’un cadre d’apprentissage automatique de pointe pouvant être appliqué à des enquêtes uniques sur d’autres espèces, a déclaré Carstens.

« il est probable que Compléter « Nous utilisons différents ensembles d’outils d’IA de différentes manières pour essayer de comprendre l’histoire de l’évolution », a déclaré Carstens. À mesure que nous continuons à apprendre, les outils que nous utilisons changeront et s’amélioreront.

Emanuel M. était Fonseca, qui a obtenu son doctorat à l’Ohio State University en 2022, est l’un des co-auteurs de l’étude. L’étude a été soutenue par l’Ohio Supercomputer Center, la National Science Foundation des États-Unis et la Coordination pour la performance humaine de niveau supérieur au Brésil.

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Personne-ressource : Brian Carstens, [email protected]

Écrit par : Tatiana Woodall, [email protected]

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