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Résoudre une partie du « problème solaire »

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Résoudre une partie du « problème solaire »

Le modèle développé par les scientifiques comprend l’historique de la rotation du Soleil ainsi que l’instabilité magnétique qu’elle génère. Crédit : Sylvia Ekström/UNIGE

Une équipe internationale d’astronomes a réussi à développer un modèle pour résoudre une partie du « problème du soleil ».

Tout allait mal avec le soleil ! Un nouvel ensemble de données au début des années 2000 a abaissé l’abondance chimique à la surface du Soleil, contrairement aux niveaux prédits par les modèles standard utilisés par les astrophysiciens. Cette nouvelle abondance a souvent été remise en cause par plusieurs nouvelles analyses. Comme ils semblaient corrects, c’était aux modèles solaires de s’adapter, d’autant qu’ils servent de référence pour l’étude des étoiles en général. Une équipe d’astronomes de l’UNIGE en collaboration avec l’Université de Liège a développé un nouveau modèle théorique qui résout une partie du problème : en observant la rotation du Soleil, qui a évolué dans le temps, et les champs magnétiques qu’il génère, ils ont pu expliquer la composition chimique du Soleil. Les résultats de cette étude ont été publiés dans la revue Nature Astronomy.

« Le Soleil est l’astre que l’on discerne le mieux, il constitue donc un test essentiel de notre compréhension de la physique stellaire. explique Patrick Egenberger, chercheur au Département d’astronomie de l’Université de Genève, Suisse (UNIGE) et premier auteur de la étude.

Ces observations devraient être cohérentes avec les résultats prédits par les modèles théoriques visant à expliquer l’évolution du Soleil. Comment le soleil brûle-t-il l’hydrogène dans le cœur ? Comment l’énergie y est-elle produite puis transférée vers la surface ? Comment les éléments chimiques dérivent-ils à l’intérieur du soleil, affectés par la rotation et les champs magnétiques ?

Modèle standard solaire

« Le modèle solaire standard que nous avons utilisé jusqu’à présent considère notre étoile de manière très simplifiée, d’une part en termes de transport d’éléments chimiques dans les couches profondes, et d’autre part la rotation et les champs magnétiques internes qui ont complètement négligée jusqu’à présent », explique Gail Boldgen, chercheuse au Département d’astronomie de l’UNIGE et co-auteur de l’étude.

Cependant, tout s’est bien passé jusqu’au début des années 2000, lorsqu’une équipe scientifique internationale a procédé à une révision drastique de l’abondance de l’énergie solaire grâce à une analyse améliorée. La nouvelle abondance a provoqué de profondes ondulations dans les eaux de modélisation solaire. Depuis, aucun modèle n’a pu reproduire les données obtenues par l’héliosmologie (analyse des oscillations du soleil), en particulier l’abondance d’hélium dans l’héliosphère.

Un nouveau modèle et le rôle principal de la rotation et des champs magnétiques

Le nouveau modèle solaire développé par l’équipe de l’UNIGE inclut non seulement l’évolution du spin qui a pu être plus rapide dans le passé, mais aussi l’instabilité magnétique qu’il a créée. « Il faut absolument réfléchir aux effets de la rotation et des champs magnétiques sur le transport des éléments chimiques dans nos modèles stellaires. C’est aussi important pour le Soleil que pour la physique stellaire en général et a un impact direct sur l’évolution chimique de l’atmosphère. l’univers, puisque les éléments chimiques nécessaires à la vie sur Terre sont concoctés au cœur des étoiles ,  » .

Le nouveau modèle prédit non seulement correctement la concentration d’hélium dans les couches externes du Soleil, mais reflète également la concentration de lithium qui a résisté à la modélisation jusqu’à présent. « L’abondance de l’hélium est correctement reproduite par le nouveau modèle car la rotation interne du Soleil imposée par les champs magnétiques génère un mélange turbulent qui empêche cet élément de tomber trop rapidement vers le centre de l’étoile ; parallèlement, l’abondance de le lithium observé à la surface du Soleil est également reproduit car ce mélange le transporte lui-même vers des points chauds où il est détruit », explique Patrick Egenberger

Le problème n’a pas été complètement résolu

Cependant, le nouveau modèle ne résout pas tous les défis posés par l’hélioscience : « Grâce à l’hélioscience, on sait à 500 km dans quelle région commencent les mouvements convectifs de la matière, à 195 000 km sous la surface du Soleil. Cependant, les modèles théoriques de la Soleil prédit une profondeur C’est 10 000 kilomètres ! », explique Sebastian Salmon, chercheur à l’UNIGE et co-auteur de l’article. Si le problème persiste dans le nouveau paradigme, il ouvre une nouvelle porte à la compréhension : « Grâce au nouveau paradigme, nous mettons en lumière des processus physiques qui peuvent nous aider à résoudre cette différence cruciale.

Mise à jour des étoiles semblables au soleil

« Il va falloir revoir les masses, rayons et âges obtenus pour les étoiles de type solaire que nous avons étudiées jusqu’à présent », précise Gaël Buldgen, en détaillant les étapes suivantes. En fait, dans la plupart des cas, la physique solaire est transférée à des études de cas proches du Soleil. Par conséquent, si les modèles d’analyse du Soleil sont modifiés, cette mise à jour devrait également être effectuée pour d’autres étoiles similaires à la nôtre.

Patrick Eggenberger précise : « Cela est particulièrement important si l’on veut mieux caractériser les étoiles hôtes des planètes, par exemple dans le cadre de la mission PLATO. » Cet observatoire de 24 télescopes doit s’envoler vers le point de Lagrange 2 (à 1,5 million de km de la Terre, face au Soleil) en 2026 pour découvrir et caractériser des planètes mineures et améliorer les propriétés de leur étoile hôte.

Référence : « The Sun’s internal rotation and its correlation with the solar surface Li and He » par P. Eggenberger, G. Buldgen, SJAJ Salmon, A. Noels, N. Grevesse et M. Asplund, 26 mai 2022, astronomie naturelle.
DOI : 10.1038 / s41550-022-01677-0

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La station spatiale chinoise a été impliquée dans un accident spatial

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La station spatiale chinoise a été impliquée dans un accident spatial
La Station spatiale chinoise Tiangong vue d'en haut.
La Station spatiale chinoise Tiangong vue d'en haut. CMSA

Les membres de l'équipage à bord de la station spatiale chinoise ont terminé avec succès les réparations après que des débris ont provoqué une panne de courant partielle dans l'installation, ont révélé mercredi des responsables de l'Agence chinoise pour l'espace habité (CMSA) lors d'une conférence de presse.

Les débris spatiaux ont heurté les câbles d'alimentation reliés aux ailes solaires du module central et ont été réparés par les astronautes lors de deux sorties dans l'espace à la station spatiale Tiangong, la plus récente au début du mois dernier.

L'équipage devrait revenir sur Terre le 30 avril après que les opérations de la station auront été transférées à l'équipage entrant de Shenzhou-18. Les médias d'État ont rapporté.

La CMSA s'efforce d'améliorer les procédures d'avertissement et d'évitement des collisions spatiales et a réduit le taux de fausses alarmes de 30 %, ont indiqué des responsables de l'agence. Dans le cadre d'une autre mesure visant à améliorer la sécurité, la caméra haute définition installée sur le bras robotique de Tiangong, ainsi que les caméras portables utilisées par les astronautes lors des sorties dans l'espace, seront utilisées pour examiner attentivement l'état de l'extérieur de la station afin de vérifier et d'analyser toute frappe. Mécanisme d'impact de petits débris.

La station spatiale chinoise orbite à environ 280 milles au-dessus de la Terre et à environ 30 milles au-dessus de la Station spatiale internationale. Cela place les deux installations en orbite proche de la Terre, là où se trouvent la plupart des déchets spatiaux dangereux.

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Les débris spatiaux sont constitués de satellites déclassés, de parties de fusées usées et d'un grand nombre de petits fragments résultant de collisions aléatoires impliquant ces objets. Ils voyagent autour de la Terre à une vitesse fulgurante et toute frappe sur l’une ou l’autre station spatiale peut potentiellement causer des dégâts considérables.

Les opérateurs des deux installations orbitales disposent de systèmes pour surveiller les déchets les plus gros, et si l'un d'entre eux est considéré comme étant sur le point d'entrer en collision avec une station, l'installation est déplacée vers une orbite supérieure ou inférieure pour l'éviter.

Lors d'un incident dramatique survenu en 2021, les membres de l'équipage à bord de la Station spatiale internationale ont reçu l'ordre de se réfugier dans leur vaisseau spatial lorsqu'un nuage de débris spatiaux dangereux – créé par un essai antimissile russe qui a détruit un vieux satellite – s'est approché de manière alarmante de la station. . Heureusement, la Station spatiale internationale a pu éviter tout dommage et l'équipage a été autorisé à reprendre ses fonctions normales.

Alors que de plus en plus de déchets spatiaux apparaissent constamment, un certain nombre d'entreprises explorent différentes façons de les éliminer afin de rendre les opérations en orbite proche de la Terre plus sûres, non seulement pour les stations spatiales, mais également pour les satellites opérationnels qui alimentent les services vitaux sur Terre. .

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L'enzyme forme des complexes avec des géométries fractales

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L'enzyme forme des complexes avec des géométries fractales

Les chercheurs ont identifié une enzyme capable de s’assembler en complexes aux géométries fractales. Les fractales – des modèles hiérarchiques dans lesquels des caractéristiques structurelles à des échelles plus grandes sont répétées à des échelles plus petites – sont bien connues au niveau macroscopique, mais on n'a pas encore observé qu'elles se formaient spontanément à partir de molécules biologiques au niveau moléculaire dans des cellules ou in vitro.

Maintenant, George K. une. Hochberg de l'Institut Max Planck de microbiologie terrestre et de l'Université Philips de Marburg, Jan M. Schuller de l'Université Philips de Marburg et leurs collègues ont découvert que l'enzyme citrate synthase extraite des cyanobactéries Staphylocoque long Les complexes se forment selon un motif fractal appelé triangle de Sierpiński (nature 2024, identification numérique : 10.1038/s41586-024-07287-2). Les triangles de Sierpiński sont constitués de petits triangles équilatéraux imbriqués dans des triangles équilatéraux plus grands.

Forme motivationnelle de S. rectangle La citrate synthase est l'hexadécane. Ces hexamères peuvent s'assembler en triangles de Sierpiński avec 18 ou 54 copies de la protéine (3 ou 9 hexamères). Pour former des fractales, l’enzyme tourne dans le sens opposé à celui dans lequel elle tourne pour lier le substrat pendant la catalyse. Les fractales « corrigent quelque chose d’une manière qui rend la stimulation difficile », explique Hochberg.

L’enzyme ne forme ces structures plus grandes que la nuit, lorsque le pH des cyanobactéries est approximativement neutre. « Il est possible que cette chose soit un accident inoffensif, car elle ne crée cette structure folle qu'à un moment de la journée où vous n'avez de toute façon pas besoin de l'enzyme », explique Hochberg. Le 18-mer se forme à des concentrations si faibles que Hochberg est convaincu qu’il est présent dans les cellules. Il pense que le 54-mer ne s’est peut-être pas formé physiologiquement.

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Les chercheurs ont utilisé la reconstruction de la protéine ancestrale pour étudier comment l’enzyme a développé sa capacité à former des fractales. L'acide glutamique et l'histidine nécessaires à l'interface de formation des fractales étaient présents dans des protéines ancestrales qui ne formaient pas de fractales. Le remplacement de la glutamine par la leucine a supprimé l’interaction qui empêchait la formation fractale. Ce changement les a incités à se rassembler.

« C'est étrange d'un point de vue évolutionniste », dit Hochberg. « Ce que cela signifie, c'est que tous les liens positifs qui unissent cette chose étaient déjà là. »

« C'est un excellent exemple de la façon dont les caprices de l'évolution peuvent conduire à la formation de structures qui seraient autrement difficiles à réaliser grâce à la conception de protéines, car les contacts interfaciaux, les conflits stériques et la flexibilité angulaire doivent être programmés dans une hiérarchie de facteurs non covalents. interactions », a écrit François Panix, qui a conçu des matériaux contenant la protéine On à l’Université de Washington, a déclaré dans un e-mail : « Un seul élément constitutif est exposé lorsqu’il s’assemble en une fractale. »

L'élimination de la capacité de l'enzyme à former des fractales n'a eu aucun effet notable sur les cellules, explique Hochberg. « Il est si facile de produire ces choses pour l'évolution en une seule étape mutationnelle, que nous devrions en fait nous attendre à ce que cela se produise parfois par hasard », dit-il. Si quelqu'un découvre un assemblage étrange similaire dans un autre organisme, il pourrait se demander s'il ne s'agit que d'un accident inoffensif, explique Hochberg.

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Des astronomes ont découvert des « embouteillages » de trous noirs dans les centres galactiques

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Des astronomes ont découvert des « embouteillages » de trous noirs dans les centres galactiques

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Couple normal individuel de M = 107M problème. Les lignes noires montrent le couple de type I ainsi que le couple GW. Les lignes violettes représentent le couple thermique, tandis que les lignes bleues représentent le couple total. Panneau de gauche : couple tracé dans l’espace R. Panneau de droite : couple tracé dans l’espace τ. Les lignes verticales pointillées indiquent τ± (vert) et τ0 (rouge), endroits où des pièges migratoires sont susceptibles de se produire. crédit: Avis mensuels de la Royal Astronomical Society (2024). est ce que je: 10.1093/mnras/stae828

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Couple normal individuel de M = 107M problème. Les lignes noires montrent le couple de type I ainsi que le couple GW. Les lignes violettes représentent le couple thermique, tandis que les lignes bleues représentent le couple total. Panneau de gauche : couple tracé dans l’espace R. Panneau de droite : couple tracé dans l’espace τ. Les lignes verticales pointillées indiquent τ± (vert) et τ0 (rouge), endroits où des pièges migratoires sont susceptibles de se produire. crédit: Avis mensuels de la Royal Astronomical Society (2024). est ce que je: 10.1093/mnras/stae828

Une étude internationale, dirigée par des chercheurs de l'Université Monash, a révélé des informations importantes sur la dynamique des trous noirs au sein des disques massifs situés au centre des galaxies.

Publié dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society, l'étude Il montre les processus complexes qui déterminent quand et où les trous noirs ralentissent et interagissent les uns avec les autres, conduisant potentiellement à des fusions.

Les résultats de l’étude mettent en évidence les émissions d’ondes gravitationnelles (GW) provenant de la fusion des trous noirs, événements qui peuvent être détectés par des instruments tels que le Laser Gravitational Wave Observatory (LIGO).

Lorsque deux trous noirs se rapprochent trop, ils perturbent l’espace-temps lui-même, émettant des ondes gravitationnelles avant de finalement fusionner en un seul trou.

Le Dr Evgeny Grishin, chercheur postdoctoral à l'École de physique et d'astronomie de l'Université Monash qui a dirigé l'étude, a comparé le phénomène à une intersection très fréquentée sans feux de signalisation fonctionnels.

« Nous avons examiné combien et où nous aurions ces intersections très fréquentées », a déclaré le Dr Grishin.

La recherche s'est concentrée sur les centres des galaxies, où les trous noirs peuvent fusionner plusieurs fois en raison de l'énorme force gravitationnelle du trou noir supermassif situé au centre.

De plus, la présence d’un disque d’accrétion massif de gaz contribue à la luminosité de ces galaxies, les classant parmi les noyaux galactiques actifs (AGN).

L'interaction entre les trous noirs plus petits et le gaz environnant les fait migrer à l'intérieur du disque, s'accumulant dans des régions appelées pièges à migration. Ces pièges augmentent la possibilité de collisions rapprochées entre trous noirs, pouvant conduire à des fusions.

« Les effets thermiques jouent un rôle crucial dans ce processus, affectant l'emplacement et la stabilité des pièges migratoires. Cela implique notamment que nous ne voyons pas de pièges migratoires se produire dans les galaxies actives à grande luminosité », a déclaré le Dr Grishin.

Les résultats de l’étude font progresser notre compréhension des fusions de trous noirs et ont des implications plus larges pour l’astronomie des ondes gravitationnelles, l’astrophysique des hautes énergies, l’évolution des galaxies et la rétroaction des noyaux galactiques actifs.

« Malgré ces découvertes importantes, beaucoup de choses sur la physique des trous noirs et de leurs environnements restent inconnues », a déclaré le Dr Grishin. « Nous sommes satisfaits des résultats et nous sommes désormais sur le point de découvrir où et comment les trous noirs fusionnent dans les noyaux galactiques.

« L’avenir de l’astronomie des ondes gravitationnelles et de la recherche sur les noyaux galactiques actifs est exceptionnellement prometteur. »

Plus d'information:
Evgeny Grishin et al., Effet du couple thermique sur les pièges de migration des disques AGN et les amas d'ondes gravitationnelles, Avis mensuels de la Royal Astronomical Society (2024). est ce que je: 10.1093/mnras/stae828

Informations sur les magazines :
Avis mensuels de la Royal Astronomical Society


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