Billets

LisezLaScience – 10 – Le Temps (qui passe ?) d’Étienne Klein

Le temps (qui passe?) Étienne Klein crédit : Bayard http://goo.gl/Hk7x8M
Lors du dernier épisode de LisezLaScience, j’avais parlé du livre de Trinh Xuan Thuan “Désir d’Infini” où il nous parlait de l’Infini, et de sa présence dans l’Histoire de l’Homme, que ce soit en philosophie, en mathématiques ou en physique et plus particulièrement en astronomie, sujet de prédilection de l’auteur. L’épisode d’aujourd’hui, le numéro 10,…

Continue reading

Les mini-Neptunes sont-ils des Terres en devenir ?

hec_space.jpg
hec_space.jpg Neptune n’est pas ce que l’on pourrait considérer comme un candidat idéal au titre de planète habitable : c’est une planète gazeuse, certes beaucoup plus petite que Jupiter, mais qui est tout de même 17 fois plus massive que la Terre. Sous son épaisse atmosphère gazeuse (hydrogène, hélium et méthane) se trouve une surface composée essentiellement de glaces d’eau, de méthane et d’ammoniac. Beaucoup plus profondément enfoui sous la surface, se trouve un coeur rocheux qui équivaudrait à 1,2 fois la masse terrestre. Alors, peut-on imaginer une planète similaire à Neptune qui deviendrait propice à la vie ? Pas sans quelques transformations… Et c’est justement ce qui pourrait se produire pour certaines exoplanètes qui lui ressembleraient. C’est en tout cas la conclusion d’une étude menée par des chercheurs de l’université de Washington (USA), publiée dans la revue Astrobiology. Les auteurs y expliquent en effet que dans certaines conditions, de mini-Neptunes pourraient perdre leur enveloppe gazeuse et devenir de potentiels havres de vie.

Fortes radiations et forces de marée

Le processus qu’ils décrivent se déroule autour d’étoiles plutôt communes, puisqu’elles constituent les trois quarts des étoiles de notre galaxie : les naines rouges. Plus froides et moins lumineuses que le Soleil, elles ont une zone habitable (distance de l’étoile où l’existence d’eau liquide est possible) qui est plus rapprochée que pour notre système solaire. En gros, l’étoile étant plus froide, il faut être plus près d’elle pour avoir la même quantité de rayonnement. Mais pour qu’une planète soit habitable, il ne lui suffit pas d’être à la bonne distance de son étoile. Il faut aussi qu’elle ne soit pas soumise à d’intenses radiations ou à des forces trop importantes. Ainsi, une naine rouge, lorsqu’elle est jeune, peut émettre une grande quantité de rayonnement nocif à la vie, comme les rayons X et les rayons ultraviolets. Ces radiations à haute énergie vont alors réchauffer la haute atmosphère, déclenchant de forts vents qui peuvent à terme complètement éroder l’atmosphère, voire faire disparaître toute trace d’eau à sa surface. Une planète qui tourne assez près de son étoile peut également être soumise à d’intenses forces de marée. Sur Terre, elles sont principalement causées par la Lune et provoquent les marées dans nos océans (d’où leur nom). Mais trop près d’une étoile, ces forces pourraient déformer une planète, allant jusqu’à lui donner la forme d’un oeuf… et pouvant même la forcer à se rapprocher de l’étoile, donc de sortir de la zone habitable. Ces forces peuvent aussi causer des frictions à l’intérieur de la planète, susceptible de causer un volcanisme important, qui lui-même déclencherait un effet de serre qui finirait par rendre la planète inhabitable même si elle n’a pas migré trop près de son soleil. Le tableau n’est donc pas très reluisant… Sauf que l’étude effectuée par Rodrigo Luger et Rory Barnes, basée sur des modélisations, montre que ces mêmes forces susceptibles de mener une planète de type terrestre vers sa fin pourraient également être impliquée dans la création de nouvelles planètes potentiellement habitables. Mais pour cela, il faut démarrer avec un “mini-Neptune”.

Détruire un Neptune pour former une Terre ?

Les planètes similaires à notre Neptune mais de taille inférieure ne seraient en effet pas rares autour de naines rouges. “Elles sont initialement des mondes glacés et inhospitaliers”, explique Rodrigo Luger. “Mais les planètes ne restent pas toujours à la même place. Entre autres processus, les forces de marées peuvent induire une migration planétaire vers l’intérieur” d’un système solaire. Des forces de marée qui amèneraient donc les mini-Neptunes dans la zone habitable, où elles seraient alors soumises a davantage de forces de marée, mais aussi à des niveaux beaucoup plus intenses de rayons X et de radiations ultraviolettes. Celles-ci pourraient alors rapidement éroder l’atmosphère gazeuse, ne laissant que le coeur rocheux… et de l’eau liquide, puisque une planète de type neptunien contient de grandes quantités de glace d’eau. Tout n’est pas forcément simple. Si l’hydrogène et l’hélium de l’atmosphère initiale se perdent trop lentement dans l’espace, le mini-Neptune va garder son enveloppe gazeuse originelle. Si l’hydrogène s’enfuit trop vite, alors il pourrait y avoir un effet de serre et la planète perdrait toute son eau dans l’espace, expliquent les chercheurs. Si tout se passe bien, il faudra en plus qu’après ce premier “lifting” la planète ainsi transformée puisse développer une atmosphère propice à la vie, ce qui fait tout de même beaucoup de conditions à remplir.  Mais les auteurs de l’étude restent optimistes. “Le processus — la transformation d’un mini-Neptune en un monde similaire à la Terre — pourrait être une voie de formation de mondes habitables autour de naines rouges”, précise Rodrigo Luger, sans préjuger du fait qu’elles puissent être ou non habitables. “De futures recherches nous le diront,” assure-t-il. “De toutes manières, ces coeurs évaporés sont probablement là, dans les zones habitables de ces étoiles, et nombre d’entre eux pourraient être découverts dans les années à venir.”   Crédit image : Vue symbolique d’une transformation de mini-Neptune en Terre (Rodrigo Luger avec images NASA) Continue reading

Détection de trois sources gamma en dehors de notre galaxie

C’est donc officiel, il existe désormais un nouveau laboratoire pour étudier les rayons cosmiques : notre galaxie voisine, le Grand Nuage de Magellan. Les astrophysiciens parviennent en effet à étudier directement les rayons gamma qui y sont produits quand des rayons cosmiques interagissent avec du gaz ou des photons de faible énergie, et ce pour différents types de sources. 

Image des sources gamma détectées par H.E.S.S (LAPP/IN2P3)
C’est la collaboration H.E.S.S (High Energy Stereoscopic System) qui vient de publier la semaine dernière des très beaux résultats dans la revue américaine Science. Les astrophysiciens exposent l’observation de trois sources de rayons gamma d’origine différente, ainsi que l’absence d’observation d’une source qui aurait dû être visible… Les trois sources observées sont dans l’ordre une nébuleuse à vent de pulsar nommée N157B, un résidu de supernova (N132D), et ce qu’on appelle une “superbulle”, 30 Dor C. L’objet duquel on pouvait s’attendre à observer un signal gamma, mais qui n’est pas vu,  n’est autre que le résidu de la très fameuse supernova SN 1987A, le supernova la plus proche qui a pu être observée à l’époque “moderne”. C’est la première fois que l’on parvient à détecter des sources gamma en dehors de notre propre galaxie.

La recherche sur les rayons cosmiques, notamment ceux qui ont une très haute ou une ultra-haute énergie a beaucoup progressé depuis une vingtaine d’années grâce à la mise en place de télescopes dédiés exclusivement à ces rayons gamma. Ces photons gamma qui peuvent avoir une énergie colossale dépassant 10^14 eV sont produits lors de collisions de noyaux d’atomes sur des nuages de gaz (rayons cosmiques hadroniques), ou bien par diffusion Compton inverse d’électrons ou de positrons ultra-relativistes sur des photons à plus basse énergie (rayons cosmiques leptoniques). 
Des études antérieures effectuées avec H.E.S.S pointées vers l’intérieur de notre galaxie avaient pu mettre en évidence de nombreux résidus de supernovas et autres nébuleuses à vent de pulsars émettant des photons gamma de plus de 100 GeV. Cette fois-ci, c’est à l’extérieur de notre Galaxie que H.E.S.S a pu détecter ces trois nouvelles sources gamma clairement identifiées, et plus exactement  dans le grand nuage de Magellan, petite galaxie satellite de la nôtre, visible dans l’hémisphère sud (H.E.S.S est un réseau de détecteurs basé en Namibie depuis 2002, et amélioré en 2012).
Le réseau de réflecteurs de H.E.S.S (Clementina Medina/CEA-Irfu)
Le grand nuage de Magellan, rappelons-le, est une galaxie irrégulière qui a une masse totale de seulement 4% de celle de la Voie Lactée, et est situé à une distance d’environ 180000 années-lumière. Grâce à sa nature, la confusion entre sources gamma est beaucoup moins problématique que lorsque l’on regarde vers le centre de notre galaxie par exemple, les incertitudes sur les distances sont également beaucoup moins importantes.
Les téléscopes gamma comme H.E.S.S possèdent une résolution angulaire de quelques arcminutes, bien meilleure que celle que peut atteindre le télescope Fermi-LAT, qui fut l’un des premiers instruments à détecter des rayons gamma dans le Grand Nuage de Magellan, mais diffus. C’est sa très bonne résolution angulaire qui permet à H.E.S.S d’identifier des sources individuelles.
Ses observations de trois nouvelles sources gamma au sein du Grand Nuage de Magellan permettent d’étendre l’astronomie gamma à haute énergie en donnant des exemples concrets de sources situées en dehors de notre galaxie.
N157B et N132D appartiennent à des classes de sources gamma bien documentées, avec des caractéristiques distinctes, la première est produite par un jeune pulsar énergétique et la seconde est l’un des plus vieux résidus de supernova émetteur gamma. La superbulle 30 Dor C, quant à elle, fournit pour la première fois une signature nette en rayons gamma.

Les observations de la collaboration internationale exploitant le télescope H.E.S.S a porté sur 210 heures d’exposition dans la direction de la nébuleuse de la Tarentule (30 Dor), connue pour être la plus grande région de formation d’étoiles dans l’ensemble des galaxies du Groupe Local, dont fait également partie la Voie Lactée. Les rayons gamma ultra-énergétiques sont détectés par H.E.S.S lorsqu’ils pénètrent dans l’atmosphère. Ils produisent alors des gerbes de particules chargées secondaires, qui elles-mêmes vont produire dans l’atmosphère de la lumière visible par effet Cherenkov. C’est cette lumière que H.E.S.S capte.

Si on s’amuse à retracer les processus physiques qui entrent en jeu entre le résidu de supernova (par exemple) et le miroir de H.E.S.S, on voit toute la difficulté de ces recherches : un électron est accéléré à une vitesse relativiste par le champ magnétique monstrueux d’un pulsar, il rencontre un photon venant d’une étoile voisine, produit sur celui-ci une diffusion Compton inverse en lui transférant une grande quantité d’énergie, le photon, de visible devient brutalement gamma et se trouve dirigé par hasard vers notre galaxie, et plus précisément vers le Soleil, avec la Terre qui passe par là par hasard. Après 180000 ans de parcours, ce photon gamma ultra-énergétique rencontre un atome d’azote avec ses sept protons, ces sept neutrons et ses sept électrons, à 15 km d’altitude dans la haute atmosphère de la Terre, de multiples paires électron-positron sont alors produites, chaque électron ou positron produisant à son tour quantité de photons par rayonnement de freinage, ces photons interagissent à nouveau avec des atomes d’oxygène cette fois-ci pour produire des électrons encore très énergétiques, dont la vitesse est supérieure à celle de la lumière dans l’air, il se produit alors une intense production de lumière bleue sous forme d’un cône de lumière par effet Cherenkov. Ces photons de lumière visible sont très peu absorbés dans l’atmosphère très pure d’Afrique australe et viennent s’écraser sur des miroirs posés là dans la savane par des hommes qui veulent tout savoir sur les résidus de supernova… et qui y parviennent, et même de mieux en mieux.

Source : 
The exceptionally powerful TeV γ-ray emitters in the Large Magellanic Cloud
The H.E.S.S. Collaboration
Science 23 January 2015: Vol. 347 no. 6220 pp. 406-412 
http://drericsimon.blogspot.com
Continue reading

Les baleines, c’est assez ! Sauvons plutôt le Diplodocus… Ou pas.

Featured

dippy-
C’est le débat du jour : le muséum d’histoire naturelle de Londres s’apprête à retirer son moulage de Diplodocus du monumental hall d ‘entrée où il siégeait depuis 1979 pour installer à sa place un squelette de baleine long de 85 pieds qui sera pendu au plafond. « C’est vachement mieux car c’est un vrai squelette, pas [...]
Continue reading

La sélection scientifique de la semaine (numéro 156)

- Une exoplanète dispose d’un système d’anneaux gigantesque, deux cents fois plus grand que celui de Saturne. – Astronomie toujours : la Voie lactée éjecte à toute allure deux énormes bulles de gaz. – Joli débat : étant – au moins … Continuer la lecture

Continue reading

Les humains et Néandertal ont vécu ensemble en Israël il y a 55 000 ans

Skeleton_and_restoration_model_of_Neanderthal_La_Ferrassie_1.jpg
Skeleton_and_restoration_model_of_Neanderthal_La_Ferrassie_1.jpgNotre connaissance de la préhistoire progresse à pas de géant ces dernières années, et plus particulièrement celle du sujet passionnant qu’est la rencontre entre nos ancêtres en ligne directe, les humains modernes qui sont partis d’Afrique, et l’Homme de Néandertal, ce cousin implanté en Europe avec lequel ils se sont partiellement mélangés.  A chaque nouveau morceau d’os découvert, nous avons une nouvelle pièce du puzzle. En octobre, on apprenait grâce à un morceau de fémur qu’un Sibérien vivant il y a 45000 ans avait déjà des gènes de Néandertal. La rencontre, parfois intime, entre les humains de l’époque et Néandertal, n’était cependant pas encore datée, ni située… jusqu’à la découverte d’un morceau de crâne dans la grotte de Manot, à l’ouest de la Galilée, en Israël. Le crâne en question aurait dans les 55 000 ans, comme le rapportent les travaux d’une équipe internationale qui viennent d’être publiés dans le journal Nature. Il s’agirait bien d’un crâne d’humain moderne, et très probablement celui de l’un des ancêtres des hommes qui sont allés peupler l’Europe au paléolithique. Et aussi de l’un de ceux qui ont coexisté avec les populations néandertaliennes, la grotte de Manot étant proche de deux sites occupés par l’Homme de Néandertal à la même époque, ce qui ferait de cette zone “le seul endroit où les humains anatomiquement modernes et les Néandertaliens ont vécu côte à côte pendant des milliers et des milliers d’années”, déclare Israel Hershkovitz, anthropologue à l’université de Tel-Aviv et co-auteur de l’article. “C’est la première preuve qui montre qu’il y avait une large vague de migrants venant de l’est de l’Afrique, qui ont traversé les déserts du Sahara et de Nubie et ont été peupler l’est du bassin méditerranéen il y a 55 000 ans”, précise le professeur Hershkovitz à la BBC. “Il s’agit bien d’un crâne clé pour comprendre l’évolution de l’humain moderne”. On ne pourra malheureusement pas savoir si l’humain à qui appartenait ce crâne avait ou non des gènes de Néandertal, les chercheurs précisant que son ADN n’avait probablement pas été préservé. “Ce spécimen est vraiment important et excitant, car si la datation est correcte, il montre pour la première fois que les humains modernes ont vécu au Moyen-Orient en même temps que les Néandertals”, affirme Katerina Harvati, paléoanthropologue à l’université de Tübingen (Allemagne). “Jusqu’ici, nous n’avions pas de preuves que les deux avaient même coexisté dans cette région à cette époque, c’est donc une pièce essentielle du puzzle”. Une pièce que les chercheurs espèrent qu’elle ne soit pas unique, et qu’ils puissent trouver d’autres fragments d’os, peut-être même avec de l’ADN à analyser. Mais en attendant, cette découverte reste un jalon important pour mieux comprendre le long voyage de migration des humains modernes à partir de l’Afrique, et de leurs interactions avec l’Homme de Néandertal. Une cohabitation qui ne se serait donc pas seulement produite en Europe, mais aurait peut-être débuté au Moyen-Orient, où deux espèces différentes auraient vécu ensemble… et se seraient même génétiquement croisées.   Crédit photo : le squelette et la reconstitution d’un homme de Néandertal au musée national de la nature et des sciences de Tokyo (Photaro / Wikimedia Commons) Continue reading