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Nous avons notre meilleur regard sur les mystérieux ORC (circuits radio individuels) dans l’espace

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Nous avons notre meilleur regard sur les mystérieux ORC (circuits radio individuels) dans l’espace
Zoom / Données des données du radiotélescope MeerKAT de SARAO (en vert) montrant des circuits radio individuels, superposés aux données optiques et proche infrarouge de l’enquête sur l’énergie noire.

J. Anglais (U. Manitoba) / EMU / MeerKAT / DES (CTIO)

Les astronomes sont intrigués par la nature et l’origine des mystérieux et rares circuits radio dans l’espace depuis la découverte des objets en 2019. Maintenant, le radiotélescope haute résolution MeerKAT en Afrique du Sud a capturé l’un de ces circuits de manière beaucoup plus détaillée, fournissant quelques indices utiles sur ce phénomène rare. . L’image et l’analyse qui l’accompagne sont apparues dans une version préliminaire sur arXivEt le le papier Il a été accepté pour publication dans les Monthly Notices de la Royal Astronomical Society.

La découverte vient de Carte évolutive de l’univers (UEM) qui vise Prend énumération sources radio dans le ciel. Il y a plusieurs années, Ray Norris, astronome à l’Université Western Sydney et CSIRO En Australie, le projet d’Union monétaire européenne apportera des découvertes inattendues. Ils étaient appelés « WTF ». Norris admis en pièce 2020 Pour The Conversation, attendez-vous à ce que ces découvertes découlent de l’analyse de l’apprentissage automatique, compte tenu des quantités massives de données impliquées. Il a écrit, « Mais ces découvertes ont été faites par une bonne vieille technique, »

Une paire de globes oculaires appartient à Anna Kabinska, astronome à l’Observatoire national de radioastronomie (NRAO). En parcourant les nouvelles données de radioastronomie recueillies par le télescope ASKAP (Australian Square Kilometer Array) du CSIRO, Kapinska a remarqué plusieurs formes étranges qui ne semblaient ressembler à aucun type d’objet connu. Après avoir nommé Norris, elle les a appelés possibles WTF. L’un d’eux, Per Norris, « était l’image d’un cercle fantomatique d’émission radio, suspendu dans l’espace comme un anneau de fumée cosmique ».

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(À gauche) La découverte originale d'ORC1 dans les données du radiotélescope ASKAP dans la carte évolutive de l'univers (EMU).  (À droite) Observation de suivi d'ORC1 à l'aide d'un radiotélescope MeerKAT.
Zoom / (À gauche) La découverte originale d’ORC1 dans les données du radiotélescope ASKAP dans la carte évolutive de l’univers (EMU). (À droite) Observation de suivi d’ORC1 à l’aide d’un radiotélescope MeerKAT.

Carte évolutive de l’univers

Bientôt, d’autres membres de l’équipe ont trouvé deux points circulaires étranges, qu’ils ont appelés circuits radio individuels (ORC). Un quatrième ORC a été identifié dans les données d’archives du radiotélescope géant MetreWave, et un cinquième a été découvert l’année dernière dans de nouvelles données ASKAP. De nombreux objets peuvent également être des ORC. Sur cette base, l’équipe estime qu’il pourrait y avoir jusqu’à 1 000 ORC au total.

tandis que Norris et coll. En supposant initialement que les points n’étaient que des artefacts, les données d’autres radiotélescopes ont confirmé qu’il s’agissait en fait d’une nouvelle classe d’objets astronomiques. Il n’apparaît pas dans les télescopes optiques standard, ni dans les télescopes infrarouges et à rayons X – uniquement dans le spectre radio. Les astronomes soupçonnent que les émissions radio sont causées par des nuages ​​d’électrons. Mais cela n’explique pas pourquoi les ORC n’apparaissent pas à d’autres longueurs d’onde.

Tous les ORC confirmés jusqu’à présent ont une galaxie au centre, ce qui suggère que cela pourrait être un facteur important dans leur formation. Il est massif, d’environ un million d’années-lumière de diamètre et plus grand que notre galaxie de la Voie lactée. « Nous savons que les ORC sont des anneaux d’émissions radio faibles qui entourent une galaxie avec un trou noir hyperactif en son centre, mais nous ne savons pas encore ce qui les cause, ni pourquoi ils sont si rares », a-t-il ajouté. Norris a dit.

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Les lignes autour du bord de l'ORC indiquent la direction du champ magnétique.  Un champ magnétique circulaire comme celui-ci indique qu'il a été comprimé par une onde de choc provenant de la galaxie centrale.
Zoom / Les lignes autour du bord de l’ORC indiquent la direction du champ magnétique. Un champ magnétique circulaire comme celui-ci indique qu’il a été comprimé par une onde de choc provenant de la galaxie centrale.

Larry Rudnick / Suricate

Les astronomes ont postulé plusieurs possibilités pour ce que ces objets pourraient être. Ce pourrait être un reste de supernova ou les anneaux d’Einstein. Alternativement, ils peuvent être causés par des flux d’électrons émis à proximité d’un trou noir supermassif, bien que les ORC soient plus circulaires que les nuages ​​généralement observés résultant de ce phénomène dans les radiogalaxies. La proposition la plus spéculée supposait que les ORC pourraient en fait être les « gorges » des trous de ver.

Selon Norris, ASKAP est idéal pour balayer de vastes zones du ciel, tandis que MeerKAT est conçu pour agrandir tous les objets d’intérêt, de sorte que les deux réseaux de télescopes sont complémentaires. Cette dernière image radio de MeerKAT montre plusieurs anneaux plus petits dans le plus grand cercle extérieur. MeerKAT a également cartographié la polarisation de l’onde radio, révélant un champ magnétique le long du bord de la sphère. Cela correspond à une explosion au centre de la galaxie.

« Nous pouvons maintenant voir que chacun des ORC est centré autour d’une galaxie trop faible pour être détectée auparavant », a écrit Norris dans son livre. Nouvel article en conversation. « Les cercles sont très probablement des explosions massives de gaz chaud, d’environ un million d’années-lumière de diamètre, émanant de la galaxie centrale. D’après la modélisation de la faible émission radio nuageuse détectée par MeerKAT dans les anneaux, les anneaux semblent être les bords d’une sphère sphérique. coquille autour de la galaxie, comme une onde de choc d’une explosion géante.  » Dans la galaxie. Ils ressemblent à des anneaux plutôt qu’à des orbes simplement parce que la sphère apparaît plus brillante sur les bords où il y a plus de matière le long de la ligne de visée, comme une bulle de savon .”

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Quinze des 64 paraboles du radiotélescope MeerKAT sous un ciel étoilé dans le Karoo, en Afrique du Sud.
Zoom / Quinze des 64 paraboles du radiotélescope MeerKAT sous un ciel étoilé dans le Karoo, en Afrique du Sud.

Observatoire sud-africain de radioastronomie

Alors, qu’est-ce qui a causé l’explosion qui a conduit à la formation d’ORC ? Les nouvelles données sont suffisantes pour exclure toutes les possibilités sauf trois. La première est que les ORC sont le résultat d’une onde de choc provenant du centre d’une galaxie, résultant peut-être de la fusion de deux trous noirs supermassifs. Alternativement, cela pourrait être le résultat de jets radio crachant des particules à partir de noyaux galactiques actifs. Enfin, les ORC peuvent être des projectiles générés par des événements de starburst (« choc de terminaison »), qui produiraient une onde de choc sphérique sous forme de gaz chaud éjecté du centre galactique.

Déterminer laquelle de ces hypothèses est correcte nécessitera plus de données. Un grand groupe de radiotélescopes, surnommé le Square Kilometre Array (SKA), devrait être mis en ligne en 2028, et Norris est convaincu que SKA trouvera beaucoup plus d’ORC et, espérons-le, révélera plus de détails sur le cycle de vie des galaxies. Ces données d’observation supplémentaires pourraient également permettre aux astronomes d’identifier les étranges filaments incurvés d’émissions radio qui se cachent dans l’anneau extérieur.

Pendant ce temps, de nombreux astronomes apprécient d’avoir un nouveau mystère cosmique à résoudre. « Les gens veulent souvent expliquer leurs observations et montrer qu’elles sont cohérentes avec les meilleures informations dont nous disposons », Le co-auteur Jordan Collier a déclaré: De l’Institut interuniversitaire d’astronomie intensive en données. « Pour moi, c’est encore plus excitant de découvrir quelque chose de nouveau qui défie notre compréhension actuelle. »

DOI : Avis mensuels de la Royal Astronomical Society, 2022. 10.1093/manras/stac701 (À propos des DOI).

Vue d’artiste d’étranges circuits radio explosant d’une galaxie centrale.

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Une source de cristaux liquides de paires de photons

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La conversion ascendante paramétrique spontanée (SPDC), en tant que source de photons intriqués, présente un grand intérêt pour la physique quantique et la technologie quantique, mais jusqu’à présent, elle ne peut être mise en œuvre que dans des matériaux solides. Des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la science de la lumière (MPL) et de l’Institut Josef Stefan de Ljubljana, en Slovénie, ont démontré pour la première fois la SPDC dans un cristal liquide. Les résultats ont été récemment publiés dans natureouvrent la voie à une nouvelle génération de sources quantiques : efficaces et accordables par champs électriques.

Diviser un photon en deux est l’un des outils les plus utiles en photonique quantique. Il peut créer des paires de photons intriqués, des photons uniques, de la lumière compressée et des états photoniques encore plus complexes, essentiels aux technologies photoniques quantiques. Ce processus est connu sous le nom de conversion abaisseur automatique (SPDC).

Le SPDC est étroitement lié à la symétrie centrale. Il s’agit de la symétrie par rapport à un point – par exemple, un carré est symétrique au centre mais pas un triangle. Essentiellement, en divisant un photon en deux, le SPDC brise la symétrie centrale. Par conséquent, cela n’est possible que dans les cristaux dont la cellule primaire est asymétrique au centre. La SPDC ne peut pas se produire dans les liquides ou les gaz ordinaires, car ces matériaux sont isotropes.

Cependant, des chercheurs ont récemment découvert des cristaux liquides de structure différente, appelés cristaux liquides nématiques ferroélectriques. Bien qu’ils soient fluides, ces matériaux se caractérisent par une forte rupture de symétrie centrale. Leurs molécules sont allongées, asymétriques et surtout, elles peuvent être réorientées par un champ électrique externe. La réorientation des molécules modifie la polarisation des paires de photons générées, ainsi que le taux de génération. Avec un conditionnement approprié, un échantillon de ces matériaux peut constituer un dispositif extrêmement utile car ils produisent efficacement des paires de photons, peuvent être facilement réglés à l’aide d’un champ électrique et peuvent être intégrés dans des dispositifs plus complexes.

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À l’aide d’échantillons préparés à l’Institut Josef Stefan (Ljubljana, Slovénie) à partir de cristaux liquides nématiques ferroélectriques fabriqués par Merck Electronics KGaA, des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la science de la lumière ont appliqué pour la première fois la SPDC à un cristal liquide. . L’efficacité de génération de photons intriqués est aussi élevée que celle des meilleurs cristaux non linéaires, tels que le niobate de lithium, d’épaisseur similaire. En appliquant un champ électrique de quelques volts seulement, ils ont pu activer et désactiver la génération de paires de photons, ainsi que modifier les propriétés de polarisation de ces paires. Cette découverte marque le début d’une nouvelle génération de sources lumineuses quantiques : flexibles, accordables et efficaces.

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Le framework CUISINES pour les projets de comparaison de modèles exoplanétaires, version 1.0

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Le framework CUISINES pour les projets de comparaison de modèles exoplanétaires, version 1.0

Illustration de la conception expérimentale générale du CREME exoMIP (Tsigaridis et al. en préparation), comme exemple de la façon dont l’exoMIP peut être structuré pour permettre une large participation communautaire. — Ph.EP astronomique

Alors que le télescope spatial James Webb commence à renvoyer des observations, il est plus important que jamais que les modèles climatiques exoplanétaires soient capables de prédire de manière cohérente et correcte l’observabilité des exoplanètes, de récupérer leurs données et d’interpréter les environnements planétaires à partir de ces données.

Les comparaisons entre modèles jouent un rôle crucial dans ce contexte, surtout à l’heure où peu de données sont disponibles pour valider les prédictions des modèles. Le groupe de travail CUISINES du Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) de la NASA soutient une approche systématique pour évaluer les performances des modèles d’exoplanètes et fournit ici un cadre pour mener des projets d’intercomparaison de modèles d’exoplanètes organisés par la communauté (exoMIP).

Le cadre CUISINES adapte spécifiquement les pratiques de la communauté climatique terrestre pour répondre aux besoins des chercheurs exoplanétaires, y compris une gamme de types de modèles, de cibles planétaires et d’études spatiales paramétriques. Son objectif est d’aider les chercheurs à travailler collectivement, équitablement et ouvertement pour atteindre des objectifs communs.

Le cadre CUISINES repose sur cinq principes : 1) Définir à l’avance la ou les questions de recherche que exoMIP vise à aborder. 2) Créer une conception pilote qui maximise la participation de la communauté et en faire la publicité largement. 3) Planifiez un calendrier de projet qui permet à tous les membres d’exoMIP de participer pleinement. 4) Créer des produits de données à partir des résultats du modèle pour une comparaison directe avec les observations. 5) Créez un plan de gestion des données applicable aujourd’hui et évolutif à l’avenir.

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Au cours des premières années de son existence, CUISINES fournit déjà un soutien logistique à 10 exoMIP et continuera à organiser des ateliers annuels pour approfondir les commentaires de la communauté et présenter de nouvelles idées d’exoMIP.

Linda E. Sohl, Thomas J. Fuchez, Sean Domagal-Goldman, Duncan A. Christie, Russell Detrick, Jacob Haque-Misra, C.E. Harman, Nicholas Iero, Nathan J. Mayne, Costas Tsigarides, Geronimo L. Villanueva, Ambre V. Jeune, Guillaume Chaverot

Commentaires : 14 pages, deux numéros
Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP) ; Instruments et méthodes astrophysiques (astro-ph.IM)
Citer comme : arXiv:2406.09275 [astro-ph.EP] (ou arXiv :2406.09275v1 [astro-ph.EP] pour cette version)
Date de soumission
Qui : Linda Suhl
[v1] Jeudi 13 juin 2024, 16:14:22 UTC (903 Ko)
https://arxiv.org/abs/2406.09275
Astrobiologie

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Ingénieur – Des « mégaclusters » de satellites pourraient mettre en péril la reconstitution du trou d’ozone

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Ingénieur – Des « mégaclusters » de satellites pourraient mettre en péril la reconstitution du trou d’ozone

Le Protocole de Montréal de 1987 a réglementé avec succès les CFC nocifs pour la couche d’ozone afin de protéger la couche d’ozone, réduisant ainsi le trou d’ozone au-dessus de l’Antarctique, et une reprise est attendue dans les 50 prochaines années.

Cependant, de nouvelles recherches de Université de Californie du Sud Ecole d’Ingénieurs de Viterbi Il a montré que ces oxydes ont été multipliés par huit entre 2016 et 2022 et continueront de s’accumuler à mesure que le nombre de satellites en orbite terrestre basse (LEO) augmentera, mettant ainsi la couche d’ozone en danger dans les décennies à venir.

Les chercheurs ont expliqué que sur 8 100 objets en orbite terrestre basse, 6 000 sont des satellites Starlink lancés au cours des dernières années et que la demande d’une couverture Internet mondiale entraîne une augmentation rapide du lancement d’essaims de petits satellites de communication.

SpaceX est le leader de ce projet, avec l’autorisation de lancer 12 000 satellites Starlink supplémentaires et jusqu’à 42 000 satellites prévus. Amazon et d’autres sociétés dans le monde envisagent également de créer des constellations allant de 3 000 à 13 000 satellites, ajoutent les auteurs de l’étude.

Les satellites Internet ont une durée de vie d’environ cinq ans seulement, les entreprises doivent donc lancer des satellites de remplacement pour maintenir le service Internet, ce qui poursuit un cycle d’obsolescence programmée et de contamination imprévue, ont indiqué les chercheurs.

Les oxydes d’aluminium déclenchent des réactions chimiques qui détruisent l’ozone stratosphérique, qui protège la Terre des rayons ultraviolets. Les oxydes ne réagissent pas chimiquement avec les molécules d’ozone, mais conduisent plutôt à des réactions destructrices entre l’ozone et le chlore, conduisant à l’appauvrissement de la couche d’ozone.

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Étant donné que les oxydes d’aluminium ne sont pas consommés dans ces réactions chimiques, ils peuvent continuer à détruire molécule après molécule d’ozone pendant des décennies à mesure qu’ils dérivent dans la stratosphère, ont indiqué les chercheurs.

« Ce n’est que ces dernières années que les gens ont commencé à penser que cela pourrait devenir un problème », a déclaré Joseph Wang, chercheur en astronautique à l’Université de Californie du Sud et auteur correspondant de l’étude, dans un communiqué. « Nous avons été l’une des premières équipes à considérer les implications de ces faits. »

Puisqu’il est impossible de collecter des données sur des engins spatiaux en feu, des études antérieures ont utilisé des analyses de micrométéorites pour estimer la contamination potentielle. Cependant, les chercheurs ont indiqué que les micrométéorites contiennent très peu d’aluminium, un métal qui représente 15 à 40 % de la masse de la plupart des satellites. Ces estimations ne s’appliquent donc pas bien aux nouveaux satellites.

Au lieu de cela, les chercheurs ont modélisé la composition chimique et les liaisons au sein des matériaux satellites lors de leurs interactions aux niveaux moléculaire et atomique. Les résultats ont permis aux chercheurs de comprendre comment la matière change avec différents apports d’énergie.

L’étude a été financée par NASAIl a été constaté qu’en 2022, la rentrée des satellites a augmenté la quantité d’aluminium dans l’atmosphère de 29,5 % au-dessus des niveaux normaux.

La modélisation a montré qu’un satellite typique de 250 kg avec 30 pour cent de sa masse d’aluminium générerait environ 30 kg de nanoparticules d’oxyde d’aluminium (taille de 1 à 100 nanomètres) lors de la rentrée. La plupart de ces particules sont générées dans la mésosphère, entre 50 et 85 kilomètres (30 à 50 miles) au-dessus de la surface de la Terre.

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L’équipe a ensuite calculé que, en fonction de la taille des particules, il faudrait jusqu’à 30 ans pour que les oxydes d’aluminium dérivent jusqu’aux hauteurs stratosphériques, où se trouvent 90 % de l’ozone troposphérique.

Les chercheurs estiment qu’au moment où les constellations de satellites actuellement prévues seront achevées, 912 tonnes d’aluminium tomberont sur Terre chaque année. Cela libérerait environ 360 tonnes d’oxydes d’aluminium par an dans l’atmosphère, soit une augmentation de 646 % par rapport aux niveaux naturels.

L’étude a été publiée dans la revue en libre accès AGU Lettres de recherche géophysiqueentièrement lisible ici.

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