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Trous noirs : pourquoi les étudie-t-on ? Qu’est-ce qui le rend si génial ?
Au cours des derniers mois, L’univers aujourd’hui Explorez un grand nombre de domaines scientifiques, parmi lesquels les cratères d’impact, les surfaces planétaires, les exoplanètes, l’astrobiologie, l’héliophysique, les comètes, les atmosphères planétaires, la géophysique planétaire, la cosmochimie, les météorites, la radioastronomie, l’extrémophysiologie, la chimie organique, et comment ces différentes disciplines aident les scientifiques et les le public comprend mieux notre place dans l’univers.
Nous discuterons ici du domaine fascinant et mystérieux des trous noirs avec Dr Gaurav Khanna, professeur au Département de physique de l’Université de Rhode Island, concernant l’importance de l’étude des trous noirs, les avantages et les défis, les aspects passionnants de l’étude des trous noirs et la manière de suivre les étudiants qui souhaitent étudier les trous noirs. Alors, pourquoi est-il important d’étudier les trous noirs ?
« La gravité est la force la plus ancienne connue dans la nature, mais la moins bien comprise », explique le Dr Khanna. L’univers aujourd’hui. « Pour les étudiants en gravité, les trous noirs sont parmi les choses les plus intéressantes à étudier car la gravité y est la force dominante – en fait, elle est infiniment puissante ! Il y a ensuite des raisons astrophysiques de s’intéresser aux trous noirs. Ils jouent un rôle important dans les galaxies ! , et peut-être même dans le comportement. » La grande échelle de l’univers et plus encore. L’autre chose à noter à propos des trous noirs est qu’ils sont très « simples », surtout lorsqu’on les compare aux étoiles et à d’autres objets astrophysiques. -appelé théorème « sans cheveux » qui stipule que les trous noirs peuvent être complètement décrits par… Avec seulement trois propriétés : leur masse, leur charge et leur spin. Cette simplicité les rend particulièrement attrayants pour l’étude et la recherche.
trous noirs On sait qu’ils présentent une gravité si forte que même la lumière ne peut s’en échapper, comme c’est le cas d’Albert Einstein. Théorie générale de la relativité On attribue souvent à 1915 la première proposition du concept de trous noirs, le concept d’un objet dont la taille et la gravité ne permettent pas à la lumière de s’échapper. Il a été proposé pour la première fois dans une lettre écrite par le philosophe et religieux anglais John Mitchell en novembre 1784. Dans cette lettre, Mitchell faisait référence à cela. Les objets étaient appelés « étoiles sombres » car on supposait que les étoiles d’un diamètre dépassant 500 fois le diamètre de notre Soleil conduiraient à la formation de ces objets. De plus, il a été suggéré que les ondes gravitationnelles affectant les corps célestes proches permettraient la détection de ces objets.
Avance rapide vers la théorie de la relativité générale d’Einstein, qui prédisait également l’existence de trous noirs et d’ondes gravitationnelles, qui sont tous deux restés sous surveillance tout au long du 20e siècle.oui Siècle, qui comprend ce qu’on appelle « L’âge d’or de la relativité générale » Durant les années soixante et soixante-dix. Cela inclut le premier objet accepté par la communauté scientifique comme un trou noir, appelé Cygnus LIGO. Alors, compte tenu de la longue histoire combinée aux découvertes majeures qui n’ont eu lieu qu’au cours des dernières années, quels sont les avantages et les défis de l’étude des trous noirs ?
Le Dr Khanna dit L’univers aujourd’hui« Comme je l’ai mentionné plus haut, l’étude des trous noirs, qui est une conséquence de la théorie de la relativité d’Einstein, donne un aperçu de la nature de la gravité, de l’espace et du temps à des niveaux fondamentaux. En tant que physiciens, nous devons encore développer une compréhension complète de ces phénomènes. La nature quantique de la gravité et les trous noirs sont la clé pour résoudre ce mystère. » En termes de défis, je dirais que le plus évident est probablement que les trous noirs ne peuvent être observés qu’indirectement, contrairement aux étoiles, puisqu’ils n’émettent pas de rayonnement. seuls, il est difficile pour les astronomes de collecter des données sur eux et au mieux, nous pouvons les observer. Leur influence sur leur environnement (comme les gaz, les étoiles, etc.) et en déduire leurs propriétés et leur comportement. Sur le plan théorique, bien que ce soit En effet, il est vrai que les trous noirs sont très « simples » comparés aux étoiles, mais les mathématiques et la physique qui les décrivent sont assez avancées, et même les simulations informatiques impliquées sont difficiles et nécessitent une puissance de traitement et une mémoire énormes.
S’il a fallu plus de 100 ans entre l’introduction par Einstein de sa théorie de la relativité générale en 1915 et la confirmation des ondes gravitationnelles en 2016, il n’a fallu que trois ans supplémentaires aux astronomes pour publier la première image directe d’un trou noir au centre d’un galaxie. Messi 87 galaxie. Et les résultats furent Publié dans Lettres de journaux astrophysiques Basé sur des observations prises en 2017 par le puissant Event Horizon Telescope (EHT). Alors que Messier 87 est situé à environ 53 millions d’années-lumière de la Terre, le trou noir supposé le plus proche, Gaia BH1, est situé à environ 1 560 années-lumière de la Terre. En 2022, des astronomes ont publié une image en direct de Sagittarius A*, le trou noir supermassif au centre de notre Voie lactée.
En outre, les scientifiques supposent que le nombre de trous noirs dans notre Voie lactée se compte en centaines de millions, bien qu’il n’y ait jusqu’à présent que quelques dizaines de trous noirs connus. Mais quels sont les aspects les plus passionnants des trous noirs que le Dr Khanna a étudiés au cours de sa carrière ?
Le Dr Khanna dit L’univers aujourd’hui« Je suppose que je mentionnerai probablement mes travaux récents sur la vitesse de rotation des trous noirs. J’essaie de « faire pousser les cheveux », mais j’échoue finalement. Le projet est intéressant car il semble suggérer une violation de la théorie du « pas de cheveux » que j’ai évoquée plus tôt, mais ce n’est finalement pas le cas. C’est donc provocateur, mais ensuite apaisant ! Surtout, nous utilisons désormais le contexte principal de cette recherche pour la développer Nouvelle signature observationnelleOu tester des trous noirs à rotation rapide, également appelés trous noirs quasi extrêmes. Ces trous noirs ont de nombreuses propriétés et aspects étranges et font l’objet de recherches actives.
Les trous noirs sont étudiés par des astronomes, des physiciens et des astrophysiciens, qui utilisent une combinaison de théorie et d’observations pour construire à quoi pourraient ressembler les trous noirs et, dans de rares cas, comme nous l’avons vu, en obtiennent des images directes. En termes de théorie, les chercheurs utilisent des calculs mathématiques et des modèles informatiques pour simuler à quoi pourraient ressembler les trous noirs, puis utilisent de puissants télescopes au sol comme l’EHT pour obtenir les quelques images directes des trous noirs. Il est important de noter que ces images directes ne capturent pas le trou noir lui-même, mais plutôt les gaz entourant le trou noir. Horizon des événementsOu la frontière informelle où la lumière ne peut pas s’échapper d’un trou noir. Mais quels conseils le Dr Khanna donnerait-il aux nouveaux étudiants qui souhaitent poursuivre l’étude des trous noirs ?
Le Dr Khanna dit L’univers aujourd’hui« Je vais leur donner beaucoup d’encouragements ! Il y a tellement de choses à faire dans cet espace et tant de mystères à résoudre. Les nouvelles observations ouvriront de nombreuses nouvelles portes et de nouvelles voies de recherche. C’est l’un des meilleurs moments pour être un Noir. astrophysicien du trou !
« La seule chose que je peux dire et qui n’a probablement pas été autant soulignée ailleurs, c’est que l’informatique est un outil pour étudier les trous noirs », poursuit le Dr Khanna. « Pour l’essentiel, l’accent est mis sur l’apprentissage des mathématiques avancées. comme toile de fond pour des recherches sérieuses sur les trous noirs — et pour cause — qui intéressent toujours beaucoup tous ceux qui étudient la théorie de la relativité d’Einstein, qui est à la base de la physique des trous noirs. Ces dernières années, les simulations informatiques se sont développées rapidement et. on peut désormais faire des découvertes majeures sur des questions profondes à l’aide d’outils informatiques. La programmation informatique est un outil très prometteur pour développer la recherche dans ce domaine et dans bien d’autres encore.
Comment les trous noirs nous aideront-ils à mieux comprendre notre place dans l’univers dans les années et décennies à venir ? Seul le temps nous le dira, c’est pourquoi nous étudions !
Comme toujours, continuez à faire de la science et continuez à rechercher !
« Spécialiste de la télévision sans vergogne. Pionnier des zombies inconditionnels. Résolveur de problèmes d’une humilité exaspérante. »
29 août 2024
Le chef du commandement spatial américain espère que la prochaine fois que la Chine lancera un missile laissant derrière elle des débris spatiaux de longue durée, Pékin avertira Washington à l’avance, plutôt que de laisser les États-Unis découvrir par eux-mêmes le chaos orbital.
Parlez dans L’efficacité du Mitchell Institute for Aerospace Studies Lors d’une réunion à la base spatiale Peterson, au Colorado, le 28 août, le général Stephen N. Whiting a souligné deux incidents récents impliquant des débris spatiaux chinois comme étant une source de préoccupation et la nécessité d’améliorer la communication à l’avenir.
« Nous venons de voir le lancement de leur version de Constellation du soleil « Cela a laissé plus de 300 débris en orbite – une fusée Longue Marche 6A », a déclaré Whiting. « Il y a moins de deux ans, ils avaient une autre fusée, qui a mis plus de 500 débris à longue durée de vie… J’espère que la prochaine fois. que « Dans un missile comme celui-ci, il laisse beaucoup de débris. Ce ne sont pas nos capteurs qui détectent cela en premier, mais nous obtenons des communications qui nous aident à comprendre cela, tout comme nous communiquons avec les autres. »
L’incident le plus récent impliquant une fusée Longue Marche 6A s’est produit au début du mois, lorsque le lanceur transportait les 18 premiers satellites d’une constellation de communications prévue pour rivaliser avec Starlink. La fusée s’est brisée en orbite terrestre basse (LEO) quelques jours plus tard, répandant des débris et suscitant des inquiétudes parmi les experts. La société privée de suivi spatial a rapporté que la désintégration pourrait produire plus de 10… 900 épaves shrapnel.
Whiting a noté que les débris provenaient de l’étage supérieur de la fusée après le lancement des satellites, indiquant que la mission était « généralement réussie ». Cependant, à des altitudes plus élevées, les débris resteront en orbite plus longtemps.
« Nous ne voulons certainement pas voir ce genre de débris », a ajouté Whiting.
Les débris se trouvent généralement sur des orbites inférieures à 600 km (373 miles). Il revient sur Terre après quelques annéesÀ une altitude de 800 km, sa décomposition peut prendre des siècles. Avec de plus en plus de satellites en orbite terrestre basse et des débris persistants provenant de lancements peu judicieux, La probabilité de collisions continue d’augmenter.
Selon le général à la retraite Kevin Shelton, directeur du Centre d’excellence sur l’énergie spatiale du Mitchell Institute, les États-Unis ont déjà eu des problèmes similaires avec des débris à haute altitude, mais ont commencé à évacuer le carburant et les gaz des étages de fusée avant d’entrer en orbite. Cette pratique réduisait les débris et le risque de désintégration, et la Russie l’adopta peu après. Whiting a déclaré qu’on ne savait pas actuellement si la Chine utilisait cette méthode.
« Depuis des décennies, les États-Unis s’intéressent tellement à l’espace que nous avons mis la grande majorité de nos données de suivi à la disposition du monde entier », a déclaré Whiting. « Chaque jour, nous analysons tous les satellites actifs à la recherche de tous ces débris, et nous en informons tout le monde, y compris les Chinois et les Russes… parce que nous ne voulons pas que les satellites heurtent des débris et laissent derrière eux d’autres débris. »
Le développement rapide des capacités spatiales et l’augmentation significative des déploiements de satellites par la Chine et la Russie restent une préoccupation majeure quant à la manière dont les États-Unis abordent le domaine spatial. Chef adjoint des opérations spatiales, le général Michael A. Gotlin a souligné que les récentes mesures prises par ces pays prouvent leur intention d’opérer de manière dangereuse dans ce domaine.
« Ils créent beaucoup de débris et d’orbites que nous devons contourner, ou ils mettent en danger des choses comme la Station spatiale internationale », a déclaré Gotlin lors du Sommet AFCEA/INSA sur le renseignement et la sécurité nationale à Rockville, Maryland, le 28 août. Il a ajouté : « Ils ne se soucient même pas de la sécurité des astronautes. Si ce n’est pas dangereux et non professionnel, je ne sais pas ce que c’est. »
En novembre 2021, la Russie a procédé à un test de missile antisatellite, aboutissant à la création d’un Grande quantité de débris En orbite terrestre basse, ce qui présente un danger pour la Station spatiale internationale et incite l’équipage à prendre des mesures de précaution. En outre, Moscou a également été témoin Une série de fuites de liquide de refroidissement Ces dernières années, la Chine a lancé son propre vaisseau spatial. Même s’il n’y a pas de négociations prévues avec la Russie sur le développement spatial, les espoirs sont grands d’une communication plus active avec Pékin sur les alertes spatiales.
« Nous donnons ces avis aux Chinois, et au cours de l’année dernière, nous avons vu à plusieurs reprises qu’ils nous ont donné quelques avis en retour, et je pense que c’est une chose positive. Nous n’avons aucune discussion. prévu avec la Russie », a déclaré Whiting.
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À la recherche de pierres précieuses : caractérisation de six planètes géantes en orbite autour de naines froides
Données d’imagerie à contraste élevé pour toutes les cibles. Dans chaque panneau, nous montrons la limite de contraste de 5σ atteinte en fonction de la séparation angulaire de l’étoile hôte pour chaque ensemble de données à contraste élevé. Nous traçons également des cachets postaux de 1,4″ × 1,4″ d’images NESSI reconstruites en bande z (encadré à droite dans chaque panneau) pour toutes les cibles et des images AO (encarts à gauche) pour TOI-5414, TOI-5616, TOI-5634A et TOI-6034. — astro-ph.EP
Les exoplanètes géantes transitant autour d’étoiles naines de type M (GEMS) sont rares, en raison de la faible masse de leurs étoiles hôtes. Cependant, la couverture de l’ensemble du ciel par TESS a permis d’en détecter un nombre croissant pour permettre des enquêtes statistiques telles que le GEMS Search Survey.
Dans le cadre de cet effort, nous décrivons les observations de six planètes géantes en transit, qui incluent des mesures de masse précises pour deux GEMS (K2-419Ab, TOI-6034b) et une validation statistique de quatre systèmes, qui incluent une vérification et des limites de masse supérieures pour trois d’entre elles. (TOI-5218b, TOI-6034b). 5616b, TOI-5634Ab), tandis que le quatrième système – TOI-5414b – est classé comme « planète potentielle ».
Nos observations incluent les vitesses radiales du Habitable Zone Planet Finder sur le télescope Hobby-Eberly et de l’observatoire Maroon-X sur Gemini-North, ainsi que la photométrie et l’imagerie à contraste élevé provenant de plusieurs installations au sol. En plus de la photométrie TESS, K2-419Ab a également été observé et validé statistiquement dans le cadre de la mission K2 au cours des campagnes 5 et 18, qui fournit des contraintes orbitales et planétaires précises malgré la faible luminosité de l’étoile hôte et la longue période orbitale d’environ 20,4 jours.
Avec une température d’équilibre de seulement 380 K, K2-419Ab est l’une des planètes en transit les plus froides et les mieux caractérisées connues. TOI-6034 a un compagnon tardif de type F à environ 40 secondes d’arc, ce qui en fait la première étoile hôte GEMS à avoir un ancien compagnon binaire sur la séquence principale. Ces confirmations s’ajoutent au petit échantillon existant de planètes en transit GEMS confirmées.
Shubham Kanodia, Arvind F. Gupta, Caleb I. Canas, Lea Marta Bernabo, Varghese Reggie, T. Hahn, Madison Brady, Andreas Seyfart, William D. Cochrane, Nydia Morrell, Ritvik Basant, Jacob Bean et Chad F. Bender, Zoé L. De Bors, Alison Perella, Alexina Birkholz, Nina Brown, Franklin Chapman, David R. Ciardi, Catherine A. Clark, Ethan J. Cotter, Scott A. Diddams, Samuel Halverson, Susan Hawley, Leslie Hebb, Ray Holcomb, Steve B. Howell, Henry A. Kobolnicki, Adam F. Kowalski, Alexander Larsen, Jessica Libby Roberts, Andrea S. J. Lin, Michael B. Lund, Raphael Locke, Andrew Munson, Joe B. Ninan, Brooke A. Parker, Nishka Patel, Michael Rudrak, Gabrielle Ross, Arpita Roy, Christian Schwab, Jomundur Stefansson, Aubrey Thoms, Andrew Vanderberg
Commentaires : Accepté dans AJ
Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP)
Citer ce qui suit : arXiv:2408.14694 [astro-ph.EP] (ou arXiv :2408.14694v1 [astro-ph.EP] (pour cette version)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2408.14694
Concentrez-vous pour en savoir plus
Date de publication
De : Shubham Kanodia
[v1] Lundi 26 août 2024, 23:47:24 UTC (5 169 Ko)
https://arxiv.org/abs/2408.14694
Astrobiologie
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La Federal Aviation Administration des États-Unis a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX dans l’attente d’une enquête sur un rare accident d’atterrissage au large des côtes.
La Federal Aviation Administration a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX en attendant une enquête visant à déterminer pourquoi le propulseur du premier étage s’est arrêté. Collision avec un bateau de débarquement tôt mercredi après avoir contribué au lancement d’un autre lot de satellites Internet Starlink.
après Se lever Après avoir reporté mardi soir le lancement du vaisseau spatial avec équipage Polaris Dawn en raison de prévisions météorologiques à long terme défavorables, SpaceX a continué à travailler sur le premier des lancements consécutifs de satellites Starlink, un depuis la Floride et un depuis la Californie.
Mais le deuxième vol a été annulé après que le premier étage utilisé lors du lancement en Floride s’est brisé et est tombé dans l’océan Atlantique alors qu’il tentait d’atterrir sur un drone SpaceX stationné à des centaines de kilomètres au nord-est de Cap Canaveral.
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La FAA a déclaré qu’elle ordonnerait une enquête, immobilisant efficacement les fusées Falcon 9 de SpaceX – y compris la fusée Polaris Dawn – jusqu’à ce que l’enquête soit terminée et que les mesures correctives soient approuvées.
« Le retour en vol de la fusée Falcon 9 dépend de la détermination par la FAA que tout système, processus ou procédure lié à l’anomalie n’a pas d’impact sur la sécurité publique », a déclaré la FAA dans un communiqué.
« En outre, SpaceX devra peut-être demander et obtenir l’approbation de la FAA pour modifier sa licence qui inclut des actions correctives et satisfaire à toutes les autres exigences de licence », a ajouté l’agence.
Mardi soir, SpaceX a reporté un lancement prévu mercredi Mission Aube PolarisLe lancement d’un vol commercial comprenant la première sortie dans l’espace par une organisation non gouvernementale a été reporté à vendredi au plus tôt en raison des conditions météorologiques attendues à la fin de la mission. Le lancement a été suspendu indéfiniment dans l’attente d’une enquête sur l’accident à l’atterrissage.
L’échec de l’atterrissage a mis fin à une séquence de 267 récupérations consécutives réussies de boosters remontant à février 2021. Cependant, le deuxième étage de la fusée Falcon 9 a réussi à transporter 21 satellites Starlink sur leur orbite prévue.
L’atterrissage du premier étage semblait normal jusqu’au moment de l’atterrissage, lorsque plus de flammes que d’habitude sont apparues autour de la base de la fusée à l’approche du pont de la fusée. L’une des jambes d’atterrissage s’est effondrée immédiatement après l’atterrissage et la fusée d’appoint, masquée par le feu et la fumée, s’est renversée par-dessus le côté de la péniche de débarquement dans l’océan Atlantique.
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« Après une ascension réussie, le premier étage d’une fusée Falcon 9 s’est retourné après son atterrissage sur le vaisseau spatial sans pilote ‘Zero Gravity' », SpaceX Il a dit sur les réseaux sociaux« Les équipes évaluent les données de vol et l’état du missile. »
Il s’agissait du 23e premier étage de la fusée B1062, qui s’est avéré être son dernier lancement et atterrissage, un nouveau record de réutilisabilité. SpaceX autorise les premiers étages de la fusée Falcon 9 pour un maximum de 40 vols par étage.
Peu de temps après le déploiement des satellites Starlink en Floride, la société a annulé le lancement en Californie, qui était prévu à 5 h 58 HAE, pour donner aux ingénieurs plus de temps pour examiner la télémétrie et les séquences vidéo, à la recherche de tout signe de problème. affecter d’autres missiles.
« Retrait de notre deuxième lancement @Starlink la nuit pour donner à l’équipe le temps d’examiner les données d’atterrissage du booster du lancement précédent », a déclaré SpaceX. Il a dit« Une nouvelle date de lancement cible sera partagée une fois disponible. »
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