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Vous avez demandé : les dinosaures ont survécu lorsque le dioxyde de carbone était trop élevé. Pourquoi les humains ne peuvent-ils pas?

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Vous avez demandé : les dinosaures ont survécu lorsque le dioxyde de carbone était trop élevé.  Pourquoi les humains ne peuvent-ils pas?

Vous avez demandé : les dinosaures ont survécu lorsque le dioxyde de carbone était trop élevé. Pourquoi les humains ne peuvent-ils pas?

« tu as demandéIl s’agit d’une série dans laquelle des experts de l’Earth Institute répondent aux questions des lecteurs sur la science et la durabilité. Un lecteur nous a posé cette question : « Comment les plantes et les animaux ont-ils survécu il y a environ 200 millions d’années lorsque la concentration de dioxyde de carbone est passée à 6 000 parties par million ? » Paul Olsongéologue et paléontologue à la Columbia School of Climate Observatoire de la Terre Lamont-DohertyDites-nous ici ce que les scientifiques savent des niveaux de dioxyde de carbone au fil du temps.

Paul Olsen est géologue et paléontologue au Lamont-Doherty Earth Observatory du Columbia College. Photo : Kevin Kragic/Columbia Climate School

Bien que personne n’ait mesuré la concentration de dioxyde de carbone dans l’atmosphère depuis des millions d’années, les paléoclimatologues peuvent reconstituer les températures passées et les niveaux de dioxyde de carbone en utilisant coeur de glaceEt le anneaux de tronc d’arbreEt le corailEt le pollen ancienEt le roches sédimentaires. Ces enregistrements naturels des fluctuations climatiques peuvent également révéler comment différents animaux et plantes ont prospéré ou péri au cours de différentes périodes géologiques.

En étudiant l’âge des dinosaures, par exemple, certains chercheurs ont disséqué des feuilles qui se sont retrouvées piégées dans des couches de sédiments. « Les petits trous dans la peau des feuilles sont plus fréquents lorsque les niveaux de dioxyde de carbone sont faibles », a expliqué Olsen.

Des scientifiques comme Olsen ont découvert à plusieurs reprises qu’au cours de nombreuses périodes de l’histoire de la Terre, les organismes ont connu des concentrations considérablement plus élevées de Le dioxyde de carbone Les températures moyennes sont plus élevées qu’aujourd’hui. Cependant, cela ne signifie pas que tout ira bien si nous continuons à chauffer la planète en brûlant des combustibles fossiles.

« Le problème aujourd’hui n’est pas seulement l’augmentation de la température mondiale ou des niveaux de dioxyde de carbone. Le problème est le taux de changement », a expliqué Olsen. « Pendant la majeure partie de l’histoire de la Terre, les niveaux de dioxyde de carbone en général ont changé très lentement. Cela a donné aux organismes et à leurs écosystèmes suffisamment de temps pour s’adapter au changement climatique par l’évolution et la migration.

climatologues Attention qu’au cours du siècle prochain, le taux de changement sera dix fois plus rapide que n’importe quel modèle climatique apparu au cours des 65 derniers millions d’années. En raison du taux de réchauffement rapide d’aujourd’hui, jusqu’à 14 % de toutes les plantes et animaux de la planète pourraient disparaître au cours des prochaines décennies, selon le Signaler Du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat.

La montée et la chute du climat de la Terre

Au cours de la période cambrienne, qui a duré de 542 millions à 485,4 millions d’années, certaines sources estiment que les niveaux de dioxyde de carbone pourraient avoir été d’environ 20 fois A partir d’aujourd’hui, les températures ont été 10°C plus chaud.

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Les organismes ne semblent pas se soucier des conditions torrides. Pendant ce temps, l’oxygénation des océans a conduit à l’explosion de la vie connue sous le nom de « Cambrian Explosion ». Il y avait une variété de créatures marines telles que les trilobites, y compris les plus grands prédateurs anciens anomalocaire, et des animaux en forme de limace avec des coquillages. Pendant ce temps, sur terre, les premières plantes ont commencé à prendre racine autour d’elle il y a 500 millions d’annéesil a probablement des niveaux élevés de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, a déclaré Olsen.

Il a averti que « les agents d’il y a 500 à 400 millions d’années ne vont pas bien en ce moment ». « La plupart des données et des graphiques sur les niveaux de dioxyde de carbone dans l’histoire de la Terre commencent il y a environ 350 millions d’années. »

graphique de dioxyde de carbone

Reconstruction des niveaux de dioxyde de carbone au cours des 400 derniers millions d’années environ. Les zones bleues indiquent les périodes glaciaires. Le graphique montre que de nombreux événements d’extinction de masse se sont produits à peu près au même moment que des changements rapides des niveaux de dioxyde de carbone. Source : Foster et al., 2017 avec modifications par Paul Olsen

pendant le Période ordovicienne (il y a environ 488,3 à 443,8 millions d’années), le niveau de la mer était 220 mètres plus haut qu’il ne l’est aujourd’hui ; Les zones au nord de la ceinture équatoriale étaient sous l’océan. poisson primitif algue rougeles coraux et quelques autres animaux marins tels que les céphalopodes et les gastéropodes faisaient partie d’écosystèmes florissants – jusqu’à ce qu’une tragédie sans précédent se produise, peut-être causée par des changements soudains des niveaux de dioxyde de carbone.

Ce fut la première grande extinction de masse sur Terre. Il y a environ 443 millions d’années, il a anéanti près de 85 % de toutes les espèces marines jusqu’à deux millions d’années. La cause est encore inconnue, mais certains scientifiques pensent qu’elle pourrait être liée à la formation de glaciers massifs et à la forte baisse du niveau de la mer après la dérive du supercontinent Gondwana vers le pôle Sud. une Etude 2012 Il a été suggéré que les premières plantes terrestres auraient pu faire chuter les températures mondiales en absorbant le dioxyde de carbone, entraînant une ère glaciaire. Au contraire, dans Étude 2020Des scientifiques basés au Canada ont émis l’hypothèse que les éruptions volcaniques à grande échelle libéraient des quantités massives de dioxyde de carbone qui réchauffaient soudainement la planète et déclenchaient deux extinctions massives en deux millions d’années.

Comment les dinosaures ont-ils survécu malgré des niveaux de dioxyde de carbone exceptionnellement élevés ?

La période triasique (il y a 252 à 201 millions d’années) a marqué le début de l’ère des dinosaures.

« A l’époque, il faisait très chaud car les concentrations atmosphériques de dioxyde de carbone étaient cinq fois plus élevées que les niveaux actuels », a expliqué Olsen. « Cependant, la vie marine et terrestre était florissante. »

Au début de la période triasique, le supercontinent Pangée englobait la masse continentale des sept continents modernes. Les reptiles ou les synapses ressemblant à des mammifères ont conquis le monde. grenouilles Et le salamandre Il a juste commencé à se développer. Après cela, une grande variété d’archosaures a pris le relais – un groupe de reptiles qui comprend des crocodiles, des oiseaux et des dinosaures.

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Les premiers dinosaures sont apparus il y a environ 232 millions d’années. Ils étaient aussi petits que des chiens.

Pour le Trias supérieur et le Jurassique antérieur (il y a environ 237 à 174 millions d’années), les scientifiques n’ont trouvé aucune preuve de calottes glaciaires polaires dans les archives fossiles – probablement en raison de niveaux de dioxyde de carbone pouvant avoir atteint 6 000 parties par million. Pendant cette condition de serre, des forêts denses de conifères et de feuillus couvraient la plupart des régions de la Pangée, de l’Arctique et de l’Antarctique aux latitudes subtropicales.

Cependant, il y a environ 230 millions d’années, la Pangée a commencé à se désintégrer. Alors que l’Amérique du Nord s’éloignait de l’Eurasie et de l’Afrique, le magma a pris d’assaut la croûte terrestre sur une vaste zone, provoquant l’une des éruptions volcaniques les plus importantes de l’histoire de la Terre. Il a déclenché une extinction massive il y a 202 millions d’années qui a anéanti 80% de tous les êtres vivants, y compris de nombreuses espèces auparavant dominantes de grands reptiles tropicaux de la période du Trias, comme les phytosaures ressemblant à des crocodiles.

La plupart des chercheurs pensent que l’événement d’extinction massive à la fin de la période triasique est directement lié aux éruptions volcaniques généralisées, a déclaré Olsen. Chaque éruption peut s’être poursuivie de manière continue pendant des dizaines, voire des centaines d’années, et il y a eu de nombreuses éruptions. Ils ont été associés à un triplement soudain du dioxyde de carbone dans l’atmosphère sur une courte période de temps.

« C’est assez similaire à ce que les humains font à la planète maintenant », a-t-il déclaré. Une étude de 2019 a révélé que les activités humaines sont lancées chaque année jusqu’à 100 fois carbone Dans l’atmosphère des volcans.

Des niveaux extraordinairement élevés de dioxyde de carbone il y a 202 millions d’années ont entraîné l’acidification et l’hypoxie des océans, ou la perte d’oxygène sous-marine. Olsen et ses collègues ont identifié ces facteurs comme les principaux moteurs de cette extinction massive massive qui a anéanti les invertébrés marins et les coraux.

dans étude récente, ils ont découvert que d’énormes quantités de dioxyde de soufre étaient également pompées dans l’atmosphère lors des différentes impulsions d’éruptions volcaniques. Cela a causé des périodes très froides, bien que courtes, car le brouillard de soufre réfléchissait la lumière du soleil dans l’espace.

« Cette période froide a peut-être duré quelques années, ou 100 ans tout au plus », a expliqué Olsen. Sur terre, les hivers volcaniques passaient les animaux qui n’avaient aucune isolation comme les plumes, la graisse ou les épaisses couches de fourrure. Des dinosaures suffisamment isolés a survécu et a pris le relais.

Après chaque courte période froide, la Terre a connu des dizaines à des centaines de milliers d’années de réchauffement climatique en raison d’augmentations soudaines des niveaux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère à la suite d’éruptions.

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Comment les températures mondiales et les niveaux de dioxyde de carbone se sont-ils stabilisés avant l’apparition de l’homme ?

Des concentrations extrêmement élevées de dioxyde de carbone disparaissent de l’atmosphère par trois mécanismes principaux. La première est que l’océan en absorbe de grandes quantités pour créer un équilibre dans l’atmosphère.

Le deuxième mécanisme de la Terre pour absorber le dioxyde de carbone de l’air est l’altération des roches. Les produits de ce type de séquestration naturelle du carbone finissent dans les océans sous forme de calcaire.

Le troisième mécanisme est la photosynthèse. Les plantes absorbent le dioxyde de carbone, et si elles sont enfouies dans les sédiments avant de se décomposer, le carbone de leurs tissus est stocké sous terre. Ces trois mécanismes se produisent lentement sur plusieurs milliers d’années.

« Mais lorsque la Terre connaît des changements rapides dans les concentrations de dioxyde de carbone atmosphérique – comme ce que nous voyons aujourd’hui en raison des activités humaines – ces trois mécanismes ne réagissent pas assez rapidement pour compenser les taux de changement incroyables », a expliqué Olsen.

Au cours des soixante dernières années, le taux annuel d’augmentation du dioxyde de carbone dans l’atmosphère a été 100 fois plus rapide des augmentations naturelles relativement récentes qui se sont produites il y a environ 17 000 ans à la fin de la dernière période glaciaire. En 2021, la concentration moyenne mondiale de dioxyde de carbone a atteint son plus haut niveau enregistré 414,72 ppm.

« Ceci est similaire au taux de changement qui s’est produit il y a environ 202 millions d’années, après des éruptions volcaniques géantes et aussi après des collisions d’astéroïdes qui ont provoqué la cinquième extinction de masse il y a environ 66 millions d’années », a ajouté Olsen.

Les humains pourraient-ils survivre dans des conditions climatiques hostiles comme celles de l’ère des dinosaures ?

plus de niveaux de co2 que moi

Les niveaux de dioxyde de carbone sont plus élevés aujourd’hui qu’ils ne l’étaient au cours des 800 000 dernières années. image: Nasa

Bien que la Terre ait connu d’innombrables fluctuations des niveaux de dioxyde de carbone dans le passé, la plupart d’entre elles se sont produites à des taux auxquels les organismes ont pu s’adapter et évoluer avec le changement climatique. Cela est moins probable étant donné le rythme rapide du réchauffement actuel.

« Le taux de changement que nous constatons aujourd’hui en raison des émissions de gaz à effet de serre d’origine humaine est parmi les taux les plus élevés que la Terre ait jamais vus », a déclaré Olsen. « Des niveaux plus élevés de dioxyde de carbone dans l’atmosphère sont des états normaux de notre planète. Notre état minimum actuel est inhabituel. Cependant, c’est ce taux de changement qui est le plus important. »

Olsen a émis l’hypothèse que même avec les niveaux extrêmement élevés de dioxyde de carbone dans l’atmosphère de 6000 parties par million qui ont été enregistrés à l’époque des dinosaures et du réchauffement climatique qui a suivi, les humains pourraient survivre – grâce aux progrès technologiques plutôt qu’à l’évolution.

Et bien que l’intérieur des continents soit insupportablement chaud, les endroits situés à des latitudes plus élevées peuvent encore être froids et inhabitables.

Cependant, avec l’augmentation des taux de changement climatique sur de courtes périodes, Olsen a mis en garde contre d’importants troubles sociaux dus aux ressources limitées en nourriture et en eau – conduisant à des guerres et des conflits.

En d’autres termes, notre espèce pourrait théoriquement survivre, mais nous ne vivrions probablement pas notre meilleure vie.


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Le télescope Webb de la NASA détecte les espèces de carbone les plus éloignées connues dans l’univers

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Le télescope Webb de la NASA détecte les espèces de carbone les plus éloignées connues dans l’univers

Les astronomes ont découvert le carbone connu le plus éloigné de l’univers, remontant à seulement 350 millions d’années après le Big Bang. Cette découverte – issue du télescope spatial Webb de la NASA – a utilisé les observations infrarouges de l’actuel Advanced Extragalactic Deep Survey pour identifier le carbone dans une toute jeune galaxie qui s’est formée peu de temps après la nuit des temps.

Les résultats obligeront probablement les cosmologistes et les théoriciens à repenser une grande partie de tout ce qu’ils savent sur l’enrichissement chimique de notre univers.

Dans une recherche acceptée pour publication dans la revue Astronomie et astrophysiqueUne équipe internationale dirigée par des astronomes de l’Université de Cambridge au Royaume-Uni a détaillé ses observations de cette ancienne galaxie, connue sous le nom de GS-z12. Il est situé à un redshift supérieur à 12, près de l’aube cosmique.

« Il s’agit non seulement de la première découverte confirmée de carbone, mais aussi de la première découverte confirmée de tout élément chimique autre que les éléments primitifs produits par le Big Bang (hydrogène, hélium et traces de lithium), Francesco DiEugenio, auteur principal de l’article. . Un astrophysicien de l’Université de Cambridge me l’a dit par e-mail.

La découverte de ce carbone si tôt dans l’histoire cosmique pourrait également signifier que quelque part là-bas, la vie aurait pu démarrer plus tôt que prévu.

Cette découverte remet également en question nos modèles d’évolution chimique, dit DiEugenio. « Nous ne nous attendions pas à voir des abondances aussi élevées de carbone en oxygène avant plus tard dans l’histoire de l’univers », dit-il. Par conséquent, notre découverte indique des canaux d’enrichissement chimique nouveaux et inattendus dans l’univers primitif, explique Diogenio.

En raison de la faiblesse exceptionnelle de ces galaxies lointaines, l’équipe n’a pu détecter le carbone qu’après environ 65 heures d’observations par spectroscopie proche infrarouge.

Les astronomes utilisent la spectroscopie pour étudier l’absorption et l’émission de lumière et d’autres rayonnements par la matière. Chaque élément possède sa propre empreinte chimique qui apparaît dans le spectre de la cible céleste, ce qui a permis dans ce cas d’identifier de manière surprenante le carbone à des époques aussi précoces.

Comment ce carbone a-t-il été créé ?

Diogenio dit que le Big Bang n’a produit que de l’hydrogène, de l’hélium et des traces de lithium. Par conséquent, ce carbone – et tout le carbone de l’univers – doit avoir été produit à l’intérieur des étoiles, dit-il. Une partie du carbone est produite dans des étoiles massives à courte durée de vie, et une autre dans des étoiles de faible masse à longue durée de vie, explique DiEugenio.

Carbone via supernovae

Dans GS-z12, qui a une masse d’environ 50 millions de masses solaires seulement, nous pouvons exclure le deuxième scénario, car l’univers était si jeune que les étoiles de faible masse n’avaient pas assez de temps pour apporter des quantités significatives de carbone, explique DiEugenio. . Il dit que cela signifie qu’il a été produit dans des étoiles massives. Cependant, le rapport carbone/oxygène que nous observons dans GS-z12 ne correspond pas à celui des étoiles massives connues, explique Diogenio. C’est pourquoi nous pensons que cette découverte de carbone pourrait avoir été produite dans des types d’étoiles massives plus exotiques, telles que les étoiles du troisième groupe, dit-il.

Les étoiles du groupe III sont un groupe théorique des premières étoiles de l’univers.

Selon certains modèles, lorsque ces premières étoiles ont explosé en supernova, elles auraient pu libérer moins d’énergie que prévu initialement, suggère l’Université de Cambridge. Dans ce cas, il s’agit du carbone, qui était présent dans l’exosphère des étoiles et était moins lié gravitationnellement que l’oxygène, selon l’université. Par conséquent, ce carbone aurait pu s’échapper plus facilement et se propager dans toute la galaxie, tandis qu’une grande quantité d’oxygène serait retombée et s’effondrerait dans un trou noir, a expliqué l’université.

Ce carbone serait-il le résultat d’une étoile de Population III devenue supernova ?

« Nous ne savons pas avec certitude quel type d’étoile a produit ce carbone », explique DiEugenio. Cependant, étant donné le temps très court disponible pour l’évolution stellaire, celle-ci doit provenir d’explosions de supernova provoquées par la mort d’étoiles massives, explique Diogenio. Selon lui, des preuves allant de l’univers local jusqu’à un milliard d’années après le Big Bang montrent que le rapport carbone/oxygène produit par les supernovae est bien inférieur à ce que nous observons dans cette galaxie.

Rapports carbone/oxygène

Expliquer le rapport carbone/oxygène élevé observé dans le GS-z12 est difficile dans le cadre actuel, explique DiEugenio. Dans ce contexte, il existe certains scénarios théoriques dans lesquels les supernovae du groupe III produisent des ratios carbone/oxygène élevés ; Il dit que ce serait un scénario approprié, mais qu’il doit être confirmé.

Quant au carbone découvert ?

Diogenio dit qu’il a été produit dans l’une des coques internes brûlant de l’hélium d’une étoile massive alors qu’elle était sur le point de devenir une supernova. Il dit que lorsque l’étoile est devenue supernova, son gaz riche en carbone est revenu dans la galaxie.

C’est à ce moment-là qu’il est devenu détectable.

Ces premières supernovae et leurs sous-produits représentent les premières étapes de l’enrichissement chimique cosmique. Des milliards d’années plus tard, cette évolution chimique a conduit à l’émergence d’un groupe de galaxies telles que notre propre Voie Lactée ; Chimiquement riche et – sur cette planète du moins – regorgeant de vie basée sur le carbone.

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« La danse cosmique du feu et de la glace »

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« La danse cosmique du feu et de la glace »

Le système stellaire est situé à 3 400 années-lumière.

Vendredi, l’Agence spatiale européenne (ESA) a publié une image étonnante d’un mystérieux système stellaire. L’étoile est située à 3 400 années-lumière dans la constellation du Sagittaire et se compose d’une géante rouge et de sa compagne naine blanche. L’Agence spatiale européenne l’a qualifié de « danse cosmique de glace et de feu », notant qu’elle devient de plus en plus chaude et faible.

Selon l’Agence spatiale européenne, ces étoiles mystérieuses ont surpris les astronomes avec une « éruption semblable à une nova » en 1975, augmentant leur luminosité d’environ 250 fois.

« C’est l’histoire de deux étoiles : une géante rouge fait généreusement don de matière à sa compagne naine blanche, créant ainsi un spectacle éblouissant. Du brouillard rouge ? Ce sont les vents forts de la géante rouge ! ️Mais Mira HM Sge est un véritable mystère. En 1975, les astronomes ont été surpris par une explosion semblable à une nova, mais contrairement à la plupart des novae, elle n’a pas disparu. Depuis, il fait plus chaud mais plus faible ! », lit-on dans la légende du message. Le message comprend quatre images qui, ensemble, constituent l’image complète du système stellaire symbiote.

Voir les photos ici :

Les astronomes ont utilisé de nouvelles données de Hubble et du SOFIA (Observatoire stratosphérique pour l’astronomie infrarouge) de la NASA, ainsi que des données d’archives d’autres missions, pour revisiter le système stellaire binaire.

« Grâce à Hubble et au télescope SOFIA, à la retraite, nous avons résolu l’énigme ensemble. Les données ultraviolettes de Hubble révèlent des températures torrides autour de la naine blanche, tandis que SOFIA a détecté de l’eau s’écoulant à des vitesses incroyables, indiquant la présence d’un disque de matière en rotation.

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Entre avril et septembre 1975, la luminosité du système binaire HM Sagittae a été multipliée par 250. Récemment, des observations montrent que le système est devenu plus chaud, mais paradoxalement s’est légèrement atténué.

En réponse à l’image, un utilisateur a écrit : « C’est vraiment incroyable la danse des échanges matériels entre la géante rouge et la naine blanche. »

Un autre a commenté : « C’est tellement beau et mystérieux, j’adore ça. » Un troisième a déclaré : « Superbes clichés ».

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« Danse cosmique du feu et de la glace » : l’ESA partage des images époustouflantes du « mystérieux » système stellaire

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« Danse cosmique du feu et de la glace » : l’ESA partage des images époustouflantes du « mystérieux » système stellaire

L’Agence spatiale européenne a laissé les internautes impressionnés après avoir partagé vendredi un aperçu du « mystérieux » système stellaire Mira HM Sge. L’étoile symbiotique est située à 3 400 années-lumière dans la constellation du Sagittaire et se compose d’une géante rouge et de sa compagne naine blanche. L’Agence spatiale européenne l’a qualifié de « danse cosmique du feu et de la glace », alors que l’étoile devenait de plus en plus chaude et plus sombre.

« La matière saigne de la géante rouge et tombe sur la naine, la rendant extrêmement brillante. Ce système a éclaté pour la première fois sous forme de nova en 1975. La brume rouge témoigne des vents stellaires. Son profil sur le site Web de la NASA indique que la nébuleuse est d’environ un quart de celle-ci. une année optique.

Le pont gazeux reliant actuellement l’étoile géante à la naine blanche devrait s’étendre sur environ 3,2 milliards de kilomètres.

Selon l’Agence spatiale européenne, ces étoiles mystérieuses ont surpris les astronomes avec une « explosion semblable à une nova » en 1975, augmentant leur luminosité d’environ 250 fois. Cependant, contrairement à la plupart des novae, elle ne s’est pas éteinte au cours des décennies suivantes. Des observations récentes suggèrent que le système est devenu plus chaud, mais qu’il s’est paradoxalement légèrement atténué.

« Grâce à Hubble et au télescope SOFIA, à la retraite, nous avons résolu l’énigme ensemble. Les données ultraviolettes de Hubble révèlent des températures torrides autour de la naine blanche, tandis que SOFIA a détecté de l’eau s’écoulant à des vitesses incroyables, suggérant… « Il y a un disque de matière en rotation. « .

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Les données UV de Hubble indiquent que la température estimée de la naine blanche et du disque d’accrétion est passée de moins de 220 000 degrés Celsius en 1989 à plus de 250 000 degrés Celsius.

L’équipe de la NASA a également utilisé le télescope volant SOFIA, aujourd’hui retiré, pour détecter l’eau, les gaz et la poussière circulant dans et autour du système. Les données spectroscopiques infrarouges montrent que l’étoile géante, qui produit de grandes quantités de poussière, a retrouvé son comportement normal deux ans seulement après l’explosion, mais qu’elle est devenue plus faible ces dernières années. SOFIA a aidé les astronomes à voir l’eau se déplacer à environ 28 kilomètres par seconde, ce qui, selon eux, est la vitesse du disque d’accrétion sifflant autour de la naine blanche.

(Avec la contribution des agences)

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