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Les rebondissements des rayons cosmiques à ultra haute énergie

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Les rebondissements des rayons cosmiques à ultra haute énergie

Titre:Flux diffus de rayons gamma des amas de galaxies

Auteurs: Saeb Hussein, Rafael Alves Batista, Elisabeth de Gouvia Dal Pino, Klaus Dolag

Fondation Premier Auteur : Institut d’astronomie, de géophysique et des sciences de l’atmosphère (IAG), Université de Sao Paulo (USP), Sao Paulo, Brésil

condition: Ouvert Accéder à ArXiv

Accélérateurs de particules les plus énergétiques

Beaucoup de gens ont entendu parler Grand collisionneur de hadrons, ou d’autres accélérateurs terrestres, mais qu’en est-il des accélérateurs de particules astrophysiques ? Dans l’espace, les particules peuvent être accélérées à des énergies extrêmement élevées, parfois jusqu’à 10 000 fois supérieures aux énergies terrestres ! Mais que sont ces accélérateurs à très haute énergie et comment les trouve-t-on ?

Les particules chargées accélérées sont appelées rayons cosmiques à ultra-haute énergie (UHECR), qui sont généralement des protons ou parfois des noyaux plus lourds. Les UHECR entrent en collision les uns avec les autres ou avec des photons, ce qui donne les photons les plus énergétiques de notre univers, rayons gamma.

Nous pouvons repérer les rayons gamma avec des télescopes sur Terre, mais nous ne pouvons pas toujours retracer tous les photons que nous voyons jusqu’à une seule source. Ceux qui ne peuvent pas être retracés à une seule source proviennent d’une variété de longueurs d’onde et de directions et sont nommés rayons gamma diffusés. Pour étudier la source de ces rayons gamma, nous examinons les classes de sources qui peuvent produire des UHECR, et donc des rayons gamma. L’une de ces classes sources possibles est galaxies étoiléestandis que les autres sont des amas de galaxies, ce que les auteurs d’aujourd’hui étudient dans leur article.

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Les auteurs d’aujourd’hui décrivent un modèle qui étudie les UHECR des amas de galaxies. Les UHECR sont piégés dans le champ magnétique de l’amas et accélérés pour produire des rayons gamma de très haute énergie. En simulant un ensemble possible d’amas à différentes distances, les auteurs peuvent prédire combien de rayons gamma peuvent être vus sur Terre. Ensuite, les auteurs ont pu comparer le flux de rayons gamma diffus et le nombre de rayons gamma pouvant provenir des amas.

Que deviennent les rayons cosmiques à l’intérieur des amas de galaxies ?

Figure 1: Simulation du chemin 2 de différents rayons cosmiques traversant un essaim. Les rayons cosmiques sont des particules chargées, ils suivent donc les lignes de champ magnétique, formant les motifs toroïdaux que nous voyons ici. L’échelle de couleurs montre l’intensité du champ magnétique du groupe, l’intensité du champ étant plus grande dans les couleurs vertes à bleues. Figure 1 dans l’article.

Les particules chargées dans le champ magnétique subiront une force selon Loi des forces de Lorentz, faisant tourner ces particules et suivre les lignes de champ magnétique. À l’intérieur du bloc, où le champ magnétique n’est pas constant, cela peut provoquer des chemins fous car les rayons cosmiques sont piégés à l’intérieur du bloc et accélèrent. La figure 1 montre les chemins que peuvent emprunter deux rayons cosmiques lorsqu’ils traversent un réseau.

Lorsque les rayons cosmiques voyagent dans la foule, ils sont accélérés à des énergies élevées et finissent par interagir, produisant des photons. Pour que ces rayons cosmiques deviennent des UHECR, ils doivent être piégés à l’intérieur de l’amas suffisamment longtemps pour accélérer à une énergie suffisamment élevée pour produire des rayons gamma. Mais une fois qu’ils atteignent des énergies ultra-élevées et qu’ils interagissent et produisent des photons, les photons gamma peuvent s’échapper et voyager pour nous atteindre.

Un regard vers l’avenir – ce que l’on peut voir avec les futurs télescopes à rayons gamma

À ce stade de l’histoire, cet UHECR a été produit, accéléré, interagi et produit des rayons gamma au sein d’un réseau. Mais maintenant, les auteurs veulent connaître la source du flux de rayons gamma Tout Les amas peuvent sembler ensemble, et si cela peut expliquer la diffusion diffuse des rayons gamma observée.

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Pour en tenir compte, les auteurs ont examiné la distribution de groupes de nombreuses masses différentes et ont découvert que le plus grand nombre de rayons gamma provenait de groupes dont les masses étaient comprises entre 1013 et 1015e Double la masse du soleil. En regardant tous ces groupes, et comment ils se répartissent dans le ciel, les auteurs tiennent également compte de leur éloignement de nous et redshift Pour trouver le flux total que nous nous attendrions à voir sur Terre. Cependant, nous nous attendons également à voir certains rayons gamma interagir avec Lumière de fond extragalactique (EBL) En route vers nous et se perdre (c’est ce qu’on appelle atténuation). Le modèle des auteurs tient compte de tout cela, et le résultat est illustré à la figure 2.

Le diagramme de flux d'énergie (la quantité d'énergie par seconde par unité de surface) attendue sur la Terre par rapport à l'énergie.  L'alimentation fonctionne de 10 ^ 10 à 5 fois 10 ^ 14 volts.  Sur le graphique, il y a une zone rose, qui montre la plage de modèles autorisée.  Ceci est principalement plat à des énergies allant jusqu'à 10 ^ 12 volts, mais chute rapidement par la suite.  Il est recouvert de points noirs montrant des mesures de rayons gamma jusqu'à 10 ^ 12 eV, ce qui chevauche le modèle à certains endroits.  Il existe également 4 courbes montrant la sensibilité de 3 télescopes à rayons gamma différents, qui est inférieure au modèle à certaines énergies.
Figure 2: Ce graphique montre le débit en fonction de l’énergie calculée dans ce modèle. La bande rose montre ce modèle, tandis que les points noirs montrent les données mesurées avec Fermi lat. Les courbes bleue, verte et rouge montrent la sensibilité de 3 télescopes différents aux rayons gamma actuels ou entrants, ce qui signifie que les flux au-dessus de ces lignes doivent être visibles pour ces télescopes. Il s’agit du panneau de droite de la figure 5 de l’article.

Cette figure montre le résultat le plus intéressant de cet article Les amas pourraient être responsables de l’ensemble du flux de rayons gamma diffus que nous observons aux hautes énergies !

Dans la figure, le flux attendu du modèle peut être n’importe où dans la région rose (cela forme une plage en raison d’un ensemble de valeurs possibles de certaines quantités dans le modèle). Les points noirs montrent les rayons gamma diffusés mesurés, qui se situent dans la région rose à des énergies supérieures à 1011 eV, ce qui signifie que des amas de galaxies à ces énergies peuvent expliquer l’ensemble du flux diffus.

Les courbes rouge et bleue montrent la sensibilité des deux ( Réseau de télescopes Cherenkov (CTA)Et le LHAASO) télescopes à rayons gamma au sol, ce qui signifie que tout flux au-dessus de ces courbes sera visible par ces télescopes. LHAASO récemment découvert Plusieurs sources de rayons gamma à très haute énergie sont en construction et CTA est un futur télescope passionnant. Cela signifie que ces nouveaux télescopes peuvent étudier les rayons gamma provenant des amas, et si ce modèle est correct, ces télescopes devraient voir une partie du flux diffus de rayons gamma provenant des amas !

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C’est particulièrement excitant avec les futurs télescopes à rayons gamma – en les utilisant, les astronomes peuvent explorer la source de certaines des particules les plus énergétiques de l’univers. En trouvant la source de ces rayons gamma, les astronomes peuvent en apprendre davantage sur la nature de leurs sources et les processus qui s’y déroulent.

Astrobite Edité par Lenny Saade

Crédit image en vedette : Figure 1 de cet article

À propos de Jesse Thwaites

Jesse est doctorant au IceCube Particle Astrophysics Center dans le Wisconsin, à l’Université du Wisconsin-Madison. Les sources astrophysiques potentielles de neutrinos de haute énergie sont étudiées par l’astrophysique multimodale. En dehors de la physique, elle joue de la trompette et aime passer du temps à l’extérieur, en particulier le ski et le vélo.

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Rapport : Stratégies, priorités de recherche et défis auxquels est confrontée l'exploration spatiale au-delà de l'orbite terrestre basse

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Rapport : Stratégies, priorités de recherche et défis auxquels est confrontée l'exploration spatiale au-delà de l'orbite terrestre basse

Stratégies, priorités de recherche et défis liés à l'exploration spatiale au-delà de l'orbite terrestre basse – NASA

Le groupe de travail sur l'instrumentation et la science au-delà de l'orbite terrestre basse (LEO) (BLISS-SWG) a été créé en décembre 2020 pour fournir au programme de biologie spatiale de la NASA la contribution soutenue d'un groupe d'experts en la matière de la communauté des biosciences spatiales.

Le groupe de travail scientifique fournit son expertise à la NASA pour développer des priorités de recherche et des outils d'exploration au-delà de l'orbite terrestre basse.

Un bref résumé du rapport annuel du groupe de travail scientifique BLISS a été récemment publié et est maintenant disponible Disponible au public en ligne Dans le Journal de la gravité et de la recherche spatiale.

Ce rapport couvre l'accent récemment mis par la NASA sur l'exploration humaine de la Lune et, éventuellement, de Mars. Cela nécessitera de déplacer l’orientation de la recherche en biosciences du LEO vers des plateformes au-delà du LEO. Des questions fondamentales de recherche demeurent sur la manière dont les humains peuvent vivre dans l’espace lointain.

Opérer au-delà de l’orbite terrestre basse nécessitera un changement dans le développement technologique et la nécessité de développer des expériences indépendantes, en particulier à court terme. Sept domaines prioritaires et questions de recherche pertinentes ont été identifiés pour la recherche au-delà de l'orbite terrestre au cours des deux à cinq prochaines années.

Ce premier rapport annuel résume les organismes expérimentaux appropriés et les besoins en matière de développement technologique pour la recherche visant à répondre à ces questions.

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Astrobiologie et biologie spatiale

Membre de l'Explorers Club, ancien directeur de charge utile/astrobiologiste de la Station spatiale américaine, ExoTeams, journaliste, Violator Climber, Synesthète, Na'Vi-Jedi-Freman-Buddhist-mix, ASL, vétéran de l'île Devon et du camp de base de l'Everest, (il/Il) 🖖 🏻

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BepiColombo détecte la fuite d'oxygène et de carbone dans la magnétosphère de Vénus

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BepiColombo détecte la fuite d'oxygène et de carbone dans la magnétosphère de Vénus

Une visite éphémère de l'Agence spatiale européenne et de la mission BepiColombo de la JAXA sur Vénus a révélé des informations surprenantes sur la manière dont les gaz sont extraits des couches supérieures de l'atmosphère de la planète.

Des découvertes dans une région jusqu'alors inexplorée de l'environnement magnétique de Vénus montrent que le carbone et l'oxygène accélèrent à des vitesses qui leur permettent d'échapper à la gravité de la planète. Les résultats ont été publiés aujourd'hui dans la revue Nature Astronomy.

« C'est la première fois que des ions carbone chargés positivement sont observés s'échappant de l'atmosphère de Vénus », a déclaré Lina Hadid, chercheuse au Centre national de recherche scientifique du Laboratoire de physique des plasmas (LPP) et auteur principal de l'étude. « Ce sont des ions lourds et ils se déplacent généralement lentement. » « Nous essayons donc toujours de comprendre les mécanismes qui jouent un rôle dans ce phénomène. Il peut s'agir de « vents » électrostatiques qui l'éloignent de la planète, ou il pourrait être accéléré par des processus centrifuges. »

Contrairement à la Terre, Vénus ne génère pas de champ magnétique intrinsèque en son noyau. Cependant, une faible « magnétosphère induite » en forme de comète est créée autour de la planète par l’interaction de particules chargées émises par le Soleil (le vent solaire) avec des particules chargées électriquement dans la haute atmosphère de Vénus. Autour de la zone magnétique se trouve une zone appelée « magnétosphère » où le vent solaire est ralenti et réchauffé.

Le 10 août 2021, BepiColombo est passé près de Vénus pour ralentir et ajuster sa trajectoire vers sa destination finale, Mercure. Le vaisseau spatial a plongé sur la longue queue de la magnétosphère de Vénus et a émergé à travers l'avant des régions magnétiques les plus proches du Soleil. Pendant 90 minutes d'observations, les instruments de BepiColombo ont mesuré le nombre et la masse des particules chargées rencontrées, capturant des informations sur les processus chimiques et physiques qui conduisent à la fuite atmosphérique du côté de la magnétosphère.

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Au début de son histoire, Vénus présentait de nombreuses similitudes avec la Terre, notamment de grandes quantités d’eau liquide. Les interactions avec le vent solaire ont éliminé l’eau, laissant une atmosphère composée principalement de dioxyde de carbone et de plus petites quantités d’azote et d’autres espèces traces. Des missions précédentes, notamment l'orbiteur Pioneer Venus de la NASA et Venus Express de l'Agence spatiale européenne, ont réalisé des études détaillées sur le type et la quantité de particules chargées et de particules perdues dans l'espace. Cependant, les trajectoires orbitales des missions ont laissé certaines régions autour de Vénus inexplorées et de nombreuses questions restent sans réponse.

Les données de l'étude ont été acquises par un analyseur de spectromètre de masse (MSA) et un analyseur d'ions mercure (MIA) de BepiColombo lors du deuxième survol de Vénus par le vaisseau spatial. Les deux capteurs font partie de l’ensemble d’instruments Mercury Plasma Particle Experiment (MPPE), transporté par Mio, l’orbiteur magnétosphérique à mercure dirigé par l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale.

« Décrire la perte d'ions lourds et comprendre les mécanismes de fuite sur Vénus est crucial pour comprendre comment l'atmosphère de la planète a évolué et comment elle a perdu toute son eau », a déclaré Dominique Delcourt, chercheur au LPP et chercheur principal de l'instrument MSA.

Les outils de modélisation de la météo spatiale SPIDER d'Europlanet ont permis aux chercheurs de suivre la façon dont les particules se propagent dans la magnétosphère de Vénus.

Nicolas André, de l'Institut de recherche en astrophysique et physique planétaire (IRAP) et chef de l'équipe de recherche, a déclaré : « Ce résultat montre les résultats uniques qui peuvent résulter de mesures effectuées lors d'un survol planétaire, où le vaisseau spatial peut se déplacer à travers des régions. qui ne sont généralement pas accessibles. » Par des vaisseaux spatiaux en orbite autour de lui. Du service Spider.

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Une flotte de vaisseaux spatiaux explorera Vénus au cours de la prochaine décennie, notamment la mission Envision de l'Agence spatiale européenne, l'orbiteur VERITAS et la sonde DAVINCI de la NASA, ainsi que la sonde indienne Shukrayaan. Ensemble, ces vaisseaux spatiaux fourniront une image complète de l'environnement de Vénus, de la magnétosphère à la surface et à l'intérieur en passant par l'atmosphère.

« Les derniers résultats indiquent que l'échappement atmosphérique de Vénus ne peut pas expliquer entièrement la perte de sa teneur historique en eau. Cette étude est une étape importante dans la découverte de la vérité sur l'évolution historique de l'atmosphère de Vénus, et les missions à venir contribueront à combler de nombreuses lacunes,  » a ajouté le co-auteur Moa. Persson de l'Institut suédois de physique spatiale.

/Publication générale. Ce matériel provenant de l'organisation/des auteurs d'origine peut être de nature chronologique et est édité pour des raisons de clarté, de style et de longueur. Mirage.News ne prend pas de position ni de parti d'entreprise, et toutes les opinions, positions et conclusions exprimées ici sont uniquement celles du ou des auteurs. Voir en intégralité ici.

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L’étude a révélé que les Néandertaliens organisaient leur espace de vie de manière ordonnée, tout comme les humains.

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L’étude a révélé que les Néandertaliens organisaient leur espace de vie de manière ordonnée, tout comme les humains.

NéandertalLoin d'être primitifs, ils organisaient leurs espaces de vie à la manière des espaces modernes. Humains Faites-le, révèle une nouvelle étude.

Les chercheurs analysent les artefacts et les caractéristiques trouvés sur le site Reparo Bomberini, dans le nord-ouest Italie Des modèles communs d’établissement ont été trouvés parmi les populations.

Ils ont dessiné une carte de répartition Outils de pierreDes os d'animaux, de l'ocre et des coquillages se trouvent à la surface de deux couches du site lorsque les deux groupes y vivaient.

Les scientifiques peuvent modéliser les caractéristiques spatiales du site et identifier les modèles d’utilisation de l’espace par ces anciens humains et les activités qu’ils y menaient.

L’analyse a permis de dresser un tableau complet des similitudes et des différences de comportement entre ces populations anciennes.

Les chercheurs ont découvert que les Néandertaliens et les Homo sapiens faisaient preuve d’une utilisation structurée de l’espace, organisant leurs espaces de vie en zones d’activité distinctes de haute et de faible intensité.

Cela suggère que ces populations anciennes possédaient une capacité cognitive similaire en matière d’organisation spatiale.

Les deux groupes ont également montré des tendances similaires en matière d'occupation de l'espace, telles que l'installation fréquente de foyers internes au site ainsi qu'une fosse à déchets continue sur les deux niveaux.

À l’instar des humains modernes, les Néandertaliens semblent également avoir planifié leur occupation des espaces en fonction de la durée pendant laquelle ils prévoyaient d’y rester, des types d’activités qu’ils espéraient y mener et du nombre de personnes avec lesquelles ils partageaient l’espace.

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Les scientifiques ont également constaté des différences dans la manière dont les deux groupes utilisaient le site.

Par exemple, il y avait moins de collections d’objets dans les strates néandertaliennes.

Alors que les humains alternaient entre une utilisation du site à court et à long terme, les Néandertaliens semblent l’avoir utilisé par intermittence.

Dans l’ensemble, les résultats révèlent que les deux groupes avaient une « logique de base » quant à la façon dont ils utilisaient leur espace, suggérant des « capacités cognitives similaires » à celles des humains modernes et des Néandertaliens.

« Comme Homo sapiens, les Néandertaliens organisaient leur espace de vie de manière ordonnée, en fonction des différentes tâches qui s'y déroulaient et en fonction de leurs besoins. C'est une autre étude qui suggère que les Néandertaliens étaient plus 'humains' », a déclaré Amélie Valerand, co- auteur de l’étude de l’Université de Montréal au Canada. qu’on ne le pense généralement.

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