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Pour la première fois, un trou noir solitaire a été découvert errant dans la Voie lactée

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Comme un ancien cardigan, la Voie lactée devrait être absolument criblée de trous noirs.

Selon nos meilleures estimations, il devrait y avoir jusqu’à 10 millions à 1 milliard des trous noirs de masse stellaire, dérivant paisiblement et silencieusement à travers la galaxie. Il n’y a qu’un seul problème quand il s’agit de les compter : à moins qu’ils ne parviennent à piéger un matériau qui passe dans leur champ gravitationnel, ils sont fondamentalement invisibles.

Invisible ne veut pas dire indétectable, cependant. Pour la première fois, une équipe internationale de scientifiques a réussi à détecter un trou noir solitaire et inactif à un peu moins de 5 200 années-lumière. Leur découverte, qui n’a pas encore été évaluée par des pairs, a été téléchargée sur le serveur de préimpression arXiv.

Comment ont-ils fait ? Eh bien, puisque nous n’avons pas actuellement (et peut-être jamais) les outils pour sonder directement un trou noir, nous devons observer ses effets sur l’espace qui l’entoure. Pour un trou noir au repos, cet effet est gravitationnel. Et parce que le champ gravitationnel d’un trou noir est si extrême, il déforme et tord toute lumière qui pourrait le traverser.

Ainsi, lorsque quelque chose d’invisible grossissait la lumière d’une étoile lointaine, la faisant devenir étrangement plus brillante, les astronomes savaient qu’il y avait probablement un champ gravitationnel à travers lequel elle passait.

Ce phénomène est appelé microlentille gravitationnelle, et nous l’avons utilisé pour identifier de petits objets sombres qui pourraient autrement être trop difficiles à repérer pour nos télescopes. Mais c’est la première fois que nous voyons un seul trou noir.

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« Nous rapportons la première détection sans ambiguïté et la première mesure de masse d’un trou noir isolé de masse stellaire », écrit une équipe d’astronomes dirigé par Kailash Sahu du Space Telescope Science Institute.

« Nous montrons que la lentille n’émet aucune lumière détectable, ce qui, en plus d’avoir une masse supérieure à ce qui est possible pour une naine blanche ou étoile à neutronsconfirme sa nature de trou noir. »

La microlentille gravitationnelle se produit lorsqu’un objet avec un champ gravitationnel passe presque exactement devant une étoile lointaine.

Ce champ gravitationnel provoque une courbure de l’espace-temps ; Lorsque la lumière traverse le champ gravitationnel, elle suit cette courbure, ce qui fait que sa trajectoire se «plie» efficacement. Cela grossit la lumière et décale aussi très légèrement la position apparente de l’étoile lointaine.

Les précédents événements de microlentilles ont conduit à la détection d’exoplanètes et d’étoiles trop sombres pour être vues. Les expériences mises en place pour surveiller le ciel détectent des milliers d’événements de microlentilles chaque année ; La plupart d’entre elles sont des étoiles se déplaçant devant d’autres étoiles, ce qui n’est pas surprenant, compte tenu du nombre d’étoiles qui existent.

Le 2 juin 2011, deux enquêtes distinctes de microlentilles – l’expérience de lentille gravitationnelle optique (OGLE) et les observations de microlentilles en astrophysique (MOA) – ont enregistré indépendamment un événement qui a fini par culminer le 20 juillet.

Cet événement, nommé MOA-2011-BLG-191/OGLE-2011-BLG-0462 (abrégé en MOA-11-191/OGLE-11-0462, car c’est une bouchée), était remarquable. Non seulement il était inhabituellement long, environ 270 jours, mais il a également montré un grossissement inhabituellement élevé. Étant donné que les événements à fort grossissement sont sensibles aux perturbations, comme celles qui pourraient être observées depuis une planète en orbite autour de l’objet de lentille, les scientifiques ont convergé pour prendre des observations de suivi et effectuer des analyses.

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Des observations de la région ont été prises à huit reprises à l’aide du télescope spatial Hubble, jusqu’en 2017. Armés de ces données, Sahu et son équipe ont commencé à calculer des chiffres, et ils ont constaté que le meilleur ajustement pour les données était un trou noir, pas un Star.

En fait, ils ont même pu prendre des mesures du trou noir. Les changements observés dans la lumière de l’étoile lointaine ont permis à l’équipe de calculer sa masse et son mouvement. Le trou noir, ont-ils découvert, a une masse d’environ 7,1 fois la masse du Soleil. Cela ferait son horizon d’événement autour de juste 42 kilomètres (26 milles) à travers.

Prenez un moment pour vous en émerveiller. Les scientifiques ont pu détecter un objet invisible de moins d’un dixième de la longueur de la grand Canyon à plus de 5 000 années-lumière en étudiant la lumière changeante d’une étoile plus éloignée. C’est vraiment génial.

Et c’est là que ça devient encore plus cool. L’équipe a calculé la vitesse à laquelle cet objet se déplace dans la Voie lactée : 45 kilomètres (28 miles) par seconde. Cela en fait non seulement un vieux trou noir, mais un trou noir en fuite.

Il a probablement été éjecté dans l’espace lorsque son étoile précurseur a explosé en supernova. Si une telle explosion de supernova est déséquilibrée, la force inégale peut projeter le noyau effondré de l’étoile dans l’espace, dans ce que nous appelons un coup de pied natal. Nous avons déjà vu ces étoiles : la naine blanche LP 40-365 et pulsar PSR J0002+6216 en sont deux exemples.

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Une étude de 2019 a révélé qu’il pourrait y avoir des millions de trous noirs à coups de pied natal zoomant à grande vitesse autour de la Voie lactée. Ce serait incroyablement cool si MOA-11-191/OGLE-11-0462 en faisait partie.

Il est possible que l’objet dérive à travers une région de l’espace à haute densité. Les travaux futurs, selon les chercheurs, pourraient impliquer l’utilisation de télescopes à rayons X sensibles pour déterminer si le trou noir putatif accumule des matériaux du milieu interstellaire qui l’entoure.

De plus, les futurs instruments pourraient détecter des trous noirs de masse stellaire encore plus isolés. Une fois qu’une population a été découverte et étudiée, nous pourrons utiliser ces données pour en savoir plus sur MOA-11-191/OGLE-11-0462 et les trous noirs qui habitent la Voie lactée en général.

Les recherches de l’équipe ont été soumises à Le Journal Astrophysique et est disponible sur arXiv.

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La formation par simulation basée sur l’IA améliore les performances humaines dans les exosquelettes robotiques

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Des chercheurs de l’Université d’État de Caroline du Nord ont démontré une nouvelle méthode qui exploite l’intelligence artificielle (IA) et les simulations informatiques pour entraîner des exosquelettes robotiques afin d’aider de manière indépendante les utilisateurs à économiser de l’énergie lorsqu’ils marchent, courent et montent les escaliers.

« Ce travail propose et démontre un nouveau cadre d’apprentissage automatique qui comble le fossé entre la simulation et la réalité pour contrôler de manière autonome des robots portables afin d’améliorer la mobilité et la santé des humains », explique Hao Su, auteur correspondant d’un article sur les travaux qui seront publiés. Le 12 juin dans le magazine nature.

« Les exosquelettes ont un énorme potentiel pour améliorer les performances des locomotives humaines », déclare Su, professeur agrégé de génie mécanique et aérospatial à l’Université d’État de Caroline du Nord. « Cependant, leur développement et leur déploiement à grande échelle sont limités par de longues exigences en matière de tests humains et par des lois sur la surveillance manuelle.

« L’idée de base ici est que l’IA incorporée dans l’exosquelette portable apprend à aider les gens à marcher, courir ou grimper dans une simulation informatique, sans nécessiter aucune expérience », explique Su.

Plus précisément, les chercheurs se sont concentrés sur l’amélioration du contrôle autonome dans les systèmes d’IA incorporés, c’est-à-dire les systèmes dans lesquels le logiciel d’IA est intégré à la technologie des robots physiques. Ce travail visait à enseigner aux exosquelettes robotiques comment aider les personnes en bonne santé à effectuer divers mouvements. En règle générale, les utilisateurs doivent passer des heures à « entraîner » l’exosquelette afin que la technologie sache quelle force est nécessaire – et quand appliquer cette force – pour aider les utilisateurs à marcher, courir ou monter les escaliers. La nouvelle méthode permet aux utilisateurs de profiter immédiatement des exosquelettes.

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« Ce travail fait de la science-fiction une réalité, permettant aux gens de dépenser moins d’énergie tout en effectuant diverses tâches », explique Su.

« Nous avons développé une méthode pour former et contrôler des robots portables qui profitent directement aux humains », explique Xuzhen Lu, premier auteur de l’article et ancien chercheur postdoctoral à NC State. Luo est maintenant professeur adjoint à l’Université aéronautique Embry-Riddle.

Par exemple, lors de tests sur des humains, les chercheurs ont découvert que les participants à l’étude utilisaient 24,3 % d’énergie métabolique en moins lorsqu’ils marchaient avec un exosquelette robotique que lorsqu’ils marchaient sans exosquelette. Les participants ont utilisé 13,1 % d’énergie en moins lorsqu’ils couraient dans l’exosquelette et 15,4 % d’énergie en moins lorsqu’ils montaient les escaliers.

« Il est important de noter que ces réductions de puissance comparent les performances de l’exosquelette robotique à celles d’un utilisateur ne portant pas l’exosquelette », explique Su. « Cela signifie qu’il s’agit d’une mesure réelle de la quantité d’énergie économisée par l’exosquelette. »

Bien que cette étude se soit concentrée sur le travail des chercheurs auprès de personnes en bonne santé, la nouvelle méthode s’applique également aux applications d’exosquelettes robotiques visant à aider les personnes à mobilité réduite.

« Notre cadre peut offrir une stratégie généralisable et évolutive pour le développement rapide et l’adoption généralisée d’une variété de robots d’assistance pour les personnes en bonne santé et à mobilité réduite », explique Su.

« Nous en sommes aux premiers stades de tests des performances de la nouvelle méthode sur des exosquelettes robotiques utilisés par des personnes âgées et des personnes souffrant de troubles neurologiques, tels que la paralysie cérébrale. Nous souhaitons également explorer comment cette méthode peut améliorer les performances des dispositifs prothétiques robotiques. pour la population amputée.

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Cette recherche a été menée avec le soutien de la National Science Foundation sous les prix n° 1944655 et 2026622 ; Institut national de recherche sur le handicap, la vie indépendante et la réadaptation, dans le cadre de la bourse 90DPGE0019 et de la bourse de recherche suisse SFGE22000372 ; et les National Institutes of Health, sous le prix 1R01EB035404.

Shuzhen Luo et Hao Su sont co-inventeurs de la propriété intellectuelle liée au contrôleur évoquée dans ce travail. Su est également co-fondateur et détient un intérêt financier dans Picasso Intelligence, LLC, qui développe des exosquelettes.

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La NASA et Boeing évaluent les effets potentiels des fuites d’hélium sur le Starliner

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La NASA et Boeing évaluent les effets potentiels des fuites d’hélium sur le Starliner

La capsule Starliner de Boeing poursuit une inspection approfondie lors de sa toute première mission d’astronaute.

Starliner a été lancé le 5 juin, transportant les astronautes de la NASA Butch Wilmore et Sonny Williams vers la Station spatiale internationale (ISS) pour une croisière connue sous le nom de Crew Flight Test (CFT).

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La NASA partage une superbe image de la galaxie spirale poussiéreuse NGC 4414 ; Voici tout ce que vous devez savoir

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La NASA partage une superbe image de la galaxie spirale poussiéreuse NGC 4414 ;  Voici tout ce que vous devez savoir

L’agence spatiale américaine National Aeronautics and Space Administration (NASA) a publié une image époustouflante de la galaxie spirale poussiéreuse appelée NGC 4414. L’image a été prise par le télescope spatial Hubble de la NASA dans le cadre du projet majeur HST sur l’échelle de distance extragalactique en 1995.

Le télescope spatial Hubble, lancé en 1990, a modifié la compréhension fondamentale de l’univers, passant de la détermination de la composition atmosphérique des planètes en orbite autour d’autres étoiles à la découverte de l’énergie noire.

Revenant sur la galaxie spirale poussiéreuse, la NASA Hubble déclare : « Sur la base de mesures précises de la luminosité des étoiles variables (étoiles dont la luminosité fluctue) dans NGC 4414, les astronomes ont déterminé que la galaxie se trouve à 60 millions d’années-lumière. »

Elle a ajouté : « Ces informations ont aidé les scientifiques à mieux comprendre le taux d’expansion de notre univers, et nous en avons appris davantage sur la distance et la taille de nombreux objets cosmiques, et même sur l’âge de l’univers lui-même. »

En parlant de l’image partagée par la NSA Hubble, NGC 4414 est une galaxie spirale avec sa composition d’étoiles distincte dans ses différentes régions. Dans leurs régions centrales se trouvent une abondance d’étoiles jaunes et rouges, une caractéristique souvent associée aux amas d’étoiles plus anciens que l’on trouve généralement dans les galaxies spirales.

Dans les régions extérieures, NGC 4414 apparaît plus bleue. La NASA affirme que cette couleur bleuâtre indique la présence d’étoiles plus jeunes et plus chaudes, indiquant une formation d’étoiles en cours dans ces régions. L’image partagée par la NASA montre NGC 4414 comme une grande galaxie spirale avec un noyau jaune lumineux et des bras spiraux tentaculaires décorés de poussière brun foncé et d’amas d’étoiles.

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Selon la NASA Hubble, étant donné que la taille de la galaxie dépassait la capacité des détecteurs WFPC2, seule la moitié de NGC 4414 était visible dans les ensembles de données collectées par les astronomes dans le cadre du projet principal en 1995. Cependant, en 1999, l’équipe Hubble Legacy a revisité NGC. 4414 Et remplissez-le. Dans la partie manquante de son image en observant l’autre moitié en utilisant les mêmes filtres utilisés en 1995.

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Publié : 12 juin 2024, 07h16 IST

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