Du ciel et de la terre

Lever de soleil sur Mars

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Dédicacé à Aurore, puisse-t-elle le lire !

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Aurore sur Mars ; crédit image : NASA, JPL Caltech, University of Arizona, Texas A&M University

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Plan large : 1 024 x 1 024 pixels

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Ce cliché a été pris le 25 août 2008, 51 minutes après minuit heure locale, par la sonde Phœnix Mars Lander, au 90ième jour de sa mission. La lumière semblant émaner d’un puit est due à sa diffusion par les particules glacées de l’atmosphère martienne. Le maximum de lumière au pôle nord de la planète rouge est dépassé depuis le 22 août, peu à peu le pôle nord martien va de nouveau retrouver l’hiver.

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Il m’est bon de contempler cette lumière malgré le froid environnant. Elle est pour moi tout un symbole d’espoir. Pour des raisons personnelles, je veux qu’elle reste à la une du Ciel et de la Terre pendant sa fermeture provisoire, en attendant qu’une autre lumière surgisse. Merci de respecter mon silence…

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MACS J0025.4-1222

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Je me souviens de l’émotion soulevée lorsque la NASA avait annoncé une première preuve tangible de l’existence de la matière noire en observant les conséquences de la collision de deux amas galactiques Bullet Cluster : voir note du 22 août 2006 sur le sujet.

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Pour mémoire la matière noire qui compose 23% de l’univers est baryonique, c’est à dite formée de particules physiques non encore répertoriées à ce jour, à la différence de la matière ordinaire cinq fois moins nombreuse. Le reste de la masse de l’Univers est attribué a une encore bien plus mystérieuse énergie sombre.

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Un article (voir l’avant-projet en PDF) à paraître dans Astrophysical Journal vient apporter une nouvelle preuve du comportement étrange de la matière noire. Il est signé par Marusa Bradac, Tommaso Treu (Department of Physics, University of California, Santa Barbara, USA), Steven W. Allen, R. Glenn Morris, Anja von der Linden, Douglas Applegate (Kavli Institute, Stanford University, USA), Harald Ebeling (Institute for Astronomy, University of Hawaï, USA), Richard Massey, University for Astronomy, Royal Observatory Edinburgh, UK).

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L’objet de l’étude : MACS J0025.4-1222, est aussi le résultat de la collision de deux amas galactiques. Il est situé beaucoup plus loin, à 5,7 milliards d’années lumière de nous dans la constellation de la Baleine, que Bullet Cluster dont le choc s’est produit beaucoup plus tard.

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Voici le résultat des observations menées conjointement par le télescope spatial Hubble dans le visible et par le télescope spatial Chandra dans le domaine des rayons X.

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MACS J0025.4-1222 ; crédit image : NASA, ESA, CXC, M Bradac et S Allen

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Plan large : 1 024 x 1 010 pixels

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Plan très large : 1 852 x 1 827 pixels

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Les données fournies par Chandra apparaissent en rose. Elles correspondent au rayonnement X des gaz portés à plus de 100 millions de degrés lors de la collision à des vitesses avoisinant plusieurs millions de km/h des deux amas galactiques dont la masse de chacun est supérieure à des millions de milliards de fois celle de notre Soleil.. Les galaxies vues par Hubble sont de couleur jaune. Les données de Hubble ont permis de localiser l’emplacement de la matière noire, en bleu sur l’image.

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La vitesse de déplacement des amas a été ralentie lors de la collision au contraire de celle de la matière noire qui est visible maintenant de part et d’autre du nouveau groupe galactique. Comme dans le cas du Bullet Cluster les scientifiques constatent que la matière noire n’entre que très peu en interaction avec la matière ordinaire, si ce n’est par les forces gravitationnelles mises en œuvre. Bullet Cluster n’est donc pas une exception ! (voir aussi sur le même sujet la note du 16 août 2007 : les mystères d’Abell 520).

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Sources :

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Chandra X-ray Observatory

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Hubblesite

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Mercure : survol 1 du 14 janvier 2008 par Messenger, épisode 18

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Au fil des articles de ce blog la queue de sodium laissée par Mercure sur son passage a souvent été évoquée. En voici un exemple concret avec cette carte réalisée d’après les enregistrements effectués par le spectromètre UVVS de la sonde Messenger lors de sa première approche de Mercure en janvier 2008.

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Mercure : queue de sodium ; crédit image : MacClintock et autres, Science 2008

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Les petits carrés correspondent aux mesures individuelles qui ont servi a créé l’image générale. Dans l’échelle des couleurs la densité de sodium est maximum en rouge puis en jaune pour descendre très nettement dans les tons bleus puis violets.

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Cette queue est semblable à celles des comètes, opposée à la direction du Soleil, car elle est due à l’action du vent solaire qui repousse au loin la fine exosphère (atmosphère extérieure très tenue) de Mercure.

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Et pour cause, cette carte de la queue de sodium de la planète la plus proche du Soleil est la plus détaillée jamais réalisée. Dans moins de six semaines maintenant, la sonde Messenger aura l’occasion de renouveler ses mesures puisqu’elle survolera le 6 octobre pour la deuxième fois Mercure. Les scientifiques pourront alors comparer les deux cartes et y rechercher d’éventuelles modifications au fil du temps.

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Source : site Messenger

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2XMM JO83026+524133 : une aiguille dans une botte de foin

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2XMM JO83026+524133 un nom bien difficile à retenir et pourtant il s’agit-là d’un objet très rare : l’amas galactique le plus massif jamais découvert dans l’Univers lointain !

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2XMM JO83026+524133 a bien failli passé inaperçu. C’est en consultant les archives réalisées dans la gamme des rayons X par le télescope spatial de l’ESA : XMM-Newton que Georg Lamer de l’Institut d’Astrophysique de Postdam en Allemagne l’a localisé.

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2XMM JO83026+524133 ; crédit image : ESA, XMM-Newton/EPIC (G. Lamer)

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Plan large : 1 032 x 702 pixels

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La caméra EPIC installée sur XMM-Newton a enregistré plus de 190 000 sources lumineuses en rayons X. L’équipe de Lamer (M. Hoeft, J.Kohnert, A. Sschwope et J. Storm, dont les travaux seront publiés prochainement dans Astronomy & Astrophysics) était en train d’étudier les alentours des galaxies aux noyaux actifs (AGN) comme celle figurant sur la droite du cliché ci-dessus, lorsqu’elle a été intriguée par la source lumineuse X à sa gauche.

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Une première vérification dans le catalogue SDSS ( Sloan Digital Sky Survey) n’apportant aucune contrepartie dans le visible à la source X, les astronomes ont alors sollicité le Large Binocular Telescope aux deux miroirs primaires de 8,4 mètres de diamètre en Arizona.

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2XMM JO83026+524133 ; crédit image : ESA, XMM-Newton/EPIC, LBT/LBC, AIP (J. Kohnert)

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Plan large : 727 x 825 pixels

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Sur ce cliché du LBT réalisé après une longue exposition, 2XMM JO83026+524133 apparaît en bleu. Chaque petit point lumineux qu’il abrite est une galaxie ! Les calculs ont sidéré, c’est le cas de l’écrire, les astronomes. L’amas galactique est situé à 7,7 milliards d’années lumière de nous. Composé principalement de gaz atteignant plus de 100 millions de degrés, sa masse équivaut à celle de plus de 1000 galaxies aussi grandes que la nôtre !

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Sa découverte est précieuse pour la connaissance de la cosmologie. Elle confirme l’existence de la mystérieuse énergie sombre dont personne ne sait à quoi elle peut bien correspondre, mais qui est responsable de l’accélération de l’expansion de l’Univers. L’énergie sombre gêne la constitution des amas galactiques massifs à une époque plus récente, ce qui implique qu’ils ont du se former très tôt dans l’histoire de l’Univers.

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Ce monstre cosmique est une rareté dans l’Univers lointain. Lamer précise que selon les théories actuelles il n’y avait statistiquement que très peu de chances de trouver un tel objet dans les 1 % du ciel couverts par XMM-Newton. Autrement dit, Lamer et son équipe ont trouvé « une aiguille dans une botte de foin ».

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Source : ESA Space Science

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GOCE

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Dans le cadre du programme d’observation de la Terre décidé en 1999, l’Agence Spatiale Européenne (ESA), s’apprête à lancer le premier d’une série de cinq satellites en deux ans.

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GOCE, vue d’artiste ; crédit : ESA

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Plan large : 1 024 x 767 pixels

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Plan très large : 2 000 x 1 499 pixels

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Son nom : GOCE pour Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer. Il quittera la Terre à bord d’une fusée russe du cosmodrome Plesetsk situé à 800 km au nord de Moscou, normalement le 10 septembre 2008 à 16h21 heure française.

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D’un poids d’une tonne, il emportera six instruments de très haute sensibilité destinés a enregistrer les différences de gravité au niveau du sol de notre planète. Ces mesures sont très importantes pour connaître la structure interne de la Terre, le niveau des océans avec ses conséquences sur le climat, la circulation des courants marins, l’état des calottes glaciaires.

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GOCE doit répondre à un défi technologique : être suffisamment près du sol pour pouvoir mesurer les très fines anomalies de gravité tout en filtrant les perturbations provoquées par l’atmosphère terrestre. Pour se faire, il occupera une orbite basse à 260 kilomètres d’altitude. GOCE, d’une longueur de 5 mètres, possède un profil aérodynamique et un moteur à ions destinés à compenser le frottement sur les couches atmosphériques.

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Source et pour en savoir plus : GOCE, site ESA

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Amas globulaire NGC 3201

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Amas globulaire NGC 3201 ; crédit image : ESO

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Plan large : 1 024 x 997 pixels

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Plan très large : 4 018 x 3 912 pixels

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Ce soir au programme, pour le plaisir des yeux, un amas globulaire d’étoiles. Celui-ci, dénommé NGC 3201, se situe à 16 000 années lumière de nous dans la constellation australe des Voiles. Des centaines de milliers d’étoiles sont concentrées dans un espace de 60 années lumière de diamètre ! Les amas globulaires sont considérés comme des objets très âgés. NGC 3201 est probablement né en même temps que notre galaxie au tout début de l’histoire de l’Univers. Il est possible que certains des amas globulaires galactiques soient le cœur mis à nu d’ anciennes galaxies naines capturées au fil de la croissance de notre Voie Lactée.

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Le cliché a été réalisé à La Silla au Chili sur le télescope ESO/MPG au miroir principal de 2,2 mètres.

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Source principale : ESO

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W5 : de la succession des générations d’étoiles

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W5 ; crédit image : NASA, JPL-Caltech, L. Allen et X. Koenig (Harvard-Smithsonian CfA)

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Plan large : 819 x 1 024 pixels

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Plan très large : 2 400 x 3 000 pixels

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W5 (2) ; crédit image : NASA, JPL-Caltech, L. Allen et X. Koenig (Harvard-Smithsonian CfA)

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Plan large : 819 x 1 024 pixels

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Plan très large : 2 400 x 3 000 pixels

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Ces deux images ont été dévoilées au public de l’observatoire Griffith de Los Angeles à l’occasion de la célébration du cinquième anniversaire du télescope spatial infrarouge Spitzer de la NASA. En effet, Spitzer s’est envolé dans l’espace le 25 août 2003 de Cap Canaveral en Floride.

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Elles servent aussi d’illustration à un article scientifique accepté pour publication dans Astrophysical Journal du premier décembre 2008.

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Les couleurs correspondent aux différentes longueurs d’ondes infrarouge observées. Les étoiles les plus anciennes apparaissent en bleu au centre des cavités, sur leur pourtour les étoiles plus récentes sont en rose.

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La région visée par Spitzer a été dénommée W5. Elle s’étend sur une zone du ciel équivalente à quatre pleines lunes, à 6 500 années lumière de nous dans la constellation de Cassiopée. Comme Orion, c’est une région où naissent de nombreuses étoiles, dont beaucoup de très massives, à partir des denses nuages de gaz primordiaux.

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Une jeune étoile massive (entre 15 et 60 masses solaires) émet de forts vents de particules et de rayonnements qui peu à peu vont souffler le nuage de gaz et de poussières qui les environne en y sculptant une cavité. Depuis longtemps les astronomes soupçonnent que la création de ces cavités en comprimant les gaz de plus en plus loin de l’étoile est propice à la création de nouvelles générations d’étoiles. Celles-ci naissent au fur et à mesure de la progression de la cavité.

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Pour vérifier cette théorie un groupe de chercheurs (composé de Xavier Koenig, Lori Allen, Joseph Hora (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), Robert Gutermuth (Smith College Northampton, Massachusetts), Chris Brunt (Exeter University, Royaume Uni) et James Muzerolle (Space Telescope Science Institute) ) a utilisé le télescope Spitzer pour scruter au travers des nuages de poussières l’âge des étoiles de W5.

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Les résultats confirment la théorie, les étoiles centrales sont plus âgées que celles du pourtour des cavités, preuve que la naissance d’une étoile massive est propice indirectement à la génération de nouvelles étoiles.

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Bien sur certaines des jeunes étoiles se sont créées indépendamment du souffle des étoiles massives. A noter aussi qu’une étoile massive n’ a qu’une espérance de vie éphémère. Lors de son explosion en supernova elle détruira les jeunes étoiles trop proches de son dernier souffle.

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Les chercheurs sont globalement satisfaits de leur découverte et projettent d’étudier plus attentivement les pourtours des cavités pour vérifier s’il y a un écart d’âge significatif pour les étoiles se trouvant juste avant et juste après la frontière des cavités.

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Source principale : Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

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Les fils rouges de NGC 1275

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NGC 1275 est une galaxie elliptique géante située au cœur de l’amas galactique de Persée à 250 millions d’années lumière de nous dans la constellation de Persée. Elle est également bien connue pour abriter une puissante source radio « Perseus A » ainsi qu’une forte émission rayons X qui correspondent à l’activité de son trou noir central super massif.

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NGC 1275 crédit image NASA, ESA, STScI, A Frattare, A Fabian et autres

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Plan large : 1 024 x 802 pixels

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Plan très large : 1 325 x 1 038 pixels

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Cette image de NGC 1275 regroupe les données enregistrées en bleu par le télescope spatial rayons X Chandra, en rose les données radio captées par le Very Large Aray du NRAO, sur fond réalisé en lumière optique par le télescope spatial Hubble.

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Plan large : 1 024 x 819 pixels

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Plan très large : 3 000 x 2 400 pixels

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Sur cette magnifique vue de NGC 1275 et de son environnement, prise par le télescope spatial Hubble, sont très visibles des filaments rouges s’étendant loin du cœur de la galaxie. Exploitant le travail de Hubble, une équipe d’astronomes menée par Andy Fabian de l’Université de Cambridge, Royaume Uni, a pour la première fois réussi à résoudre les fils de gaz qui constituent les filaments. L’étude a été publiée le 21 août dans Nature.

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Les filaments sont constitués de gaz. Ils sont la seule manifestation visible de l’activité du trou noir central sur son environnement lointain.

Chaque filament contient l’équivalent d’environ un million de masses solaires. Larges de seulement 200 années lumière, ils s’étendent jusqu’à 20 000 années lumière du centre galactique!

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Ils se forment lorsque le gaz froid des nuages de la galaxie est attiré dans le sillage des bulles de particules expulsées par le trou noir très actif. Mais comment expliquer que ces délicates structures résistent à la gravité de la galaxie et de l’amas des galaxies qui l’entoure. Confrontés aux nuages de gaz intergalactiques surchauffés à des millions de degrés ils devraient s’évaporer ou s’effondrer sur eux-mêmes pour former de nouvelles étoiles.

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Pour les chercheurs, ils perdurent car prisonniers de l’immense et puissant champs magnétique provenant de NGC 1275. Ils sont la manifestation de son activité. De tels filaments sont visibles aussi autour d’autres galaxies actives plus éloignées. Mais ils ne peuvent être observés avec une résolution comparable à celle obtenue sur NGC 1275. L’étude des filaments de cette galaxie va permettre d’obtenir de précieux renseignements pour l’interprétation des observations portées sur ceux des galaxies plus lointaines constatent les scientifiques.

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L’équipe signataire de l’article est composée de A.C. Fabian, R.M. Johnstone, J.S. Sanders, C.S. Crawford, (Université de Cambridge, Royaume Uni), C.J. Concelice (Université de Nottigham, Royaume Uni), J.S. Gallagher III, E. Zweibel, (Université du Wisconsin, Madison).

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Sources :

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Hubblesite

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Chandra X-ray Observatory

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Où il est question de tailles dans la famille trou noir

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Amas globulaire Oméga du Centaure vu par le télescope spatial infrarouge Spitzer

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Crédit image : NASA, JPL-Caltech, M. Boyer (Université du Minnesota)

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Plan large : 819 x 1 024 pixels

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Plan très large : 2 400 x 3 000 pixels

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Les histoires de famille ne finissent pas de passionner les astronomes, en particulier celle des trous noirs.

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Dans la famille trou noir nous connaissons les trous noirs super-massifs situés au cœur des galaxies, lourds de centaines de millions de masses solaires et les trous noirs stellaires équivalents à quelques dizaines de masses solaires, résultats de l’effondrement cataclysmique d’une étoile super-massive sur elle-même. Comme dans toute famille, il existe des êtres singuliers, en l’occurrence des trous noirs de masses intermédiaires « pesant » quelques dizaines de milliers de masses solaires.

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Ces derniers sont très rares et attirent donc la curiosité des astronomes. Comment la théorie allait pouvoir expliquer l’existence de tels trous noirs? Peut-être en imaginant qu’ils se tapissent au centre d’une galaxie naine. La découverte d’un trou noir intermédiaire proche de nous dans l’amas globulaire Oméga du Centaure venait à point étayer cette théorie (voir note du 02 avril 2008). Un amas globulaire regroupe par sa gravité propre plusieurs millions d’étoiles très âgées. Oméga du Centaure peut bien être le cœur, le reliquat, d’une galaxie naine capturée par notre Voie Lactée dans le passé. Il se pourrait donc que les trous noirs intermédiaires soient moins rares qu’on ne le croit, mais tapis par exemple au centre des amas globulaires.

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Une nouvelle étude, (voir texte préparatoire), parue ce jour dans Astrophysical Journal vient mettre un bémol à cette théorie. Ses auteurs sont Stephen E. Zepf (Michigan State University), Daniel Stern (JPL-Caltech), Thomas J. Maccaronne (Southhampton University), Arunav Kundu (Michigan State University), Marc Kamionkowski (Caltech), Katherine L. Rhode (Indiana University), John J. Salzer (Indiana University et Wesleyan University), Robin Ciardullo et Caryl Gronwall tous deux de Penn State University.

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NGC 4472 : source Sloan Digital Sky Survey

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Plan large : 1 024 x 768 pixels

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Les auteurs avaient déjà découvert l’existence d’un trou noir dans l’amas globulaire RZ2109 situé dans une des galaxies elliptiques de l’amas de la Vierge, NGC 4472, à une cinquantaine de millions d’années lumière de nous. L’utilisation du télescope spatial rayons X XMM-Newton de l’agence spatiale européenne (ESA) avait révélé qu’il était bien actif, mais les savants n’en avaient alors pu préciser sa taille.

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Ils ont alors demandé au Keck (deux télescopes dont les miroirs principaux ont 10 mètres de diamètre) au Mauna Kea à Hawaï d’observer son environnement. Le trou noir est très actif : il émet de puissants jets de particules se déplaçant à 2 000 km/s ! Sa masse estimée est d’environ 10 fois celle de notre étoile seulement.

Pour les auteurs, la présence d’un tel petit trou noir très actif implique l’absence de trou noir intermédiaire dans RZ2109. Si un trou noir intermédiaire était présent dans l’amas globulaire, sa gravité très importante aurait eu tôt fait soit de l’avaler soit de l’expulser loin du cœur de l’amas.

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Les astronomes ne remettent pas en question la relation entre trous noirs intermédiaires et galaxies naines périphériques ou amas globulaires intra-galactiques mais ils remarquent que leur présence est certainement beaucoup plus rare que certains se sont plus à espérer.

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Sources principales :

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JPL-Caltech

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SDSS

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Mercure : survol 1 du 14 janvier 2008 par Messenger, épisode 17

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Pour compléter la note du 11 juillet 2008 consacrée au volcan découvert par la sonde Messenger lors de son survol du 14 janvier dernier de Mercure, voici un agrandissement de l’image originale, ainsi qu’une carte des lieux réalisée par les chercheurs.

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Mercure : volcan, détail et carte ; crédit : NASA, JHUAPL, Carnegie, Head et autres

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Plan large : 722 x 1 280 pixels

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Situé en bordure de l’immense bassin d’impact Caloris, ce volcan est le plus grand répertorié à ce jour sur Mercure.

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Les « irregularly shaped depressions » sont, pour les savants, les bouches éruptives du volcan. « Margin of dome-like feature » marque la limite supérieure des écoulements de laves provenant des évents et recouvrant les plaines environnantes (hummocky plains). La double ligne continue enserre une surface particulièrement brillante probablement constituée des dépôts pyroclastiques éjectés lors des éruptions.

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Le cratère d’impact proche des gueules du volcan (highly-embayed impact crater) semble en partie envahi par une coulée de lave tandis que le cratère d’impact un peu plus éloigné et plus récent (relatively-fresh impact crater) ne l’est pas.

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La réalisation d’une telle carte aide les savants à mieux comprendre l’histoire du volcanisme sur Mercure.

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Source : site Messenger.

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